避免场效应晶体管少数载流子注入的方法及场效应晶体管技术

本发明专利技术提供了一种避免基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管少数载流子注入的方法及场效应晶体管。该方法包括如下步骤：在源电极和p型窄带隙有机小分子层之间，以及在漏电极和p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体。本发明专利技术实施例通过在源电极和p型窄带隙有机小分子层之间，以及在漏电极和p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体，从而从源头上避免了少数载流子(电子)的注入。

A method to avoid minority carrier injection in FET and FET

【技术实现步骤摘要】
避免场效应晶体管少数载流子注入的方法及场效应晶体管
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种避免基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管少数载流子注入的方法及基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管。
技术介绍
基于有机半导体为有源层的有机场效应晶体管由于其优异的可溶液法制备、柔性和可穿戴等特点，被认为是下一代柔性电子器件的核心元件。随着分子设计、材料生长和器件制备等技术的进步，有机场效应晶体管等的性能得到了极大的提升。其中，用来评价有机场效应晶体管性能指标的最重要参数p型有机半导体的迁移率，其已经达到并超过了无定型硅的标准。但是，目前常见的p型有机半导体，包括聚合物和小分子，很多都存在带隙较窄(<2.0eV)的问题。由此制备的有机场效应晶体管往往都会深受严重的少数载流子(电子)注入效应的干扰，注入的少数载流子会被空气的中的水和氧气所束缚，使得器件偏离理想的行为，严重影响器件工作的可靠性和稳定性。现有技术中，降低少数载流子注入的影响主要通过在有机半导体层中引入杂质分子来阻隔少数载流子和水氧的作用而实现。但是这种方法往往只适用于聚合物半导体体系，即杂质分子体积远小于聚合物分子，所以对载流子传输影响较小，而很难应用于在有机小分子半导体体系，这是由于杂质分子与小分子半导体体积相当，会不可避免地影响小分子有序排布，形成新的载流子束缚中心。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要避免少数载流子(电子)注入效应对基于p型窄带隙有机小分子场效应晶体管的影响。本专利技术的一个进一步的目的在于在隔绝少数载流子(电子)注入的同时，不影响工作模式下的主要载流子(空穴)的注入。本专利技术的另一个进一步的目的在于在有效降低少数载流子(电子)注入效应的同时不增加电极接触电阻的影响。特别地，本专利技术提供了一种避免基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管少数载流子注入的方法，所述场效应晶体管包括源电极、漏电极和由p型窄带隙有机小分子形成的p型窄带隙有机小分子层，所述方法包括如下步骤：在所述源电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间，以及在所述漏电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体。可选地，所述p型宽带隙有机半导体比p型窄带隙有机小分子具有更高的最低未占据分子轨道能级，且与所述p型窄带隙有机小分子具有相近或更低的最高分子占据轨道能级。可选地，所述p型宽带隙有机半导体层的厚度为6-25nm中任一厚度值。可选地，所述p型宽带隙有机半导体层的厚度为8-12nm中任一厚度值。可选地，所述源电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间，以及在所述漏电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体层中，是通过真空蒸镀的方式进行负载。可选地，所述真空蒸镀的条件为：真空度为1×10-3-1×10-4Pa中任一值，蒸发速率为中任一值，转速为30-50r/min中任一值。可选地，所述方法还包括如下步骤：在所述源电极和所述p型宽带隙有机半导体之间，以及在所述漏电极和所述p型宽带隙有机半导体之间均负载用于降低接触电阻的掺杂层。特别地，本专利技术还提供了一种基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管，所述场效应晶体管利用如前述的方法制备形成，所述场效应晶体管包括：SiO2/Si基底、源电极、漏电极；p型窄带隙有机小分子层，形成在所述SiO2/Si基底的表面上；p型宽带隙有机半导体层，形成在所述源电极和所述p型窄带隙有机小分子层，以及所述漏电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间。可选地，所述p型宽带隙有机半导体比p型窄带隙有机小分子具有更高的最低未占据分子轨道能级，且与所述p型窄带隙有机小分子具有相近或更低的最高分子占据轨道能级。可选地，所述场效应晶体管还包括用于降低接触电阻的掺杂层，所述掺杂层形成在所述源电极和所述p型宽带隙有机半导体层，以及所述漏电极和所述p型宽带隙有机半导体层之间。根据本专利技术的方案，通过在源电极和p型窄带隙有机小分子层之间，以及在漏电极和p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体，从而从源头上避免了少数载流子(电子)的注入。本专利技术能在几乎不影响器件工作电流的情况下，从源头上避免少数载流子(电子)注入，极大地改善器件的理想性以及可靠性。此外，本专利技术实施例通过精确控制宽带隙有机半导体层的厚度，在有效降低少数载流子(电子)注入效应的同时不增加电极接触电阻的影响。并且，通过将宽带隙有机半导体选择为具有比主体p型窄带隙有机小分子更高的最低未占据分子轨道能级之外，且具有与主体p型窄带隙有机小分子相近或更低的最高分子占据轨道能级(HOMO能级)，从而不影响在工作模式下的主要载流子(空穴)的注入。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1示出了传统的基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管的示意性结构图；图2示出了图1所示的场效应晶体管的少数载流子(电子)注入机理图；图3示出了图1所示的场效应晶体管的工作曲线图；图4示出了图1所示的场效应晶体管的工作曲线在不同工作电压范围下的漂移情况图；图5示出了根据本专利技术一个实施例的利用避免基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管少数载流子注入的方法制备获得的场效应晶体管的示意性结构图；图6示出了图5所示的场效应晶体管的宽带隙有机半导体避免少数载流子(电子)注入的机理示意图；图7示出了图5所示的场效应晶体管的工作曲线图；图8示出了图5所示的场效应晶体管在不同工作电压范围下的工作曲线图；图9示出了图5所示的场效应晶体管的主要载流子(空穴)注入机理示意图；图10示出了在dif-TESADT表面蒸镀5nm的C10-BTBT的表面形貌原子力扫描探针(AFM)图；图11示出了在dif-TESADT表面蒸镀5nm的C10-BTBT后场效应晶体管的工作曲线图；图12示出了在dif-TESADT表面蒸镀20nm的C10-BTBT的表面形貌原子力扫描探针(AFM)图；图13示出了在dif-TESADT表面蒸镀20nm的C10-BTBT后场效应晶体管的工作曲线图；图14示出了在dif-TESADT表面蒸镀10nm的C10-BTBT的表面形貌原子力扫描探针(AFM)图；图15示出了在dif-TESADT表面蒸镀10nm的C10-BTBT后场效应晶体管的工作曲线图。具体实施方式本专利技术提供了一种避免基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管少数载流子注入的方法，该方法包括如下步骤：在源电极和p型窄带隙有机小分子层之间，以及在漏电极和p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种避免基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管少数载流子注入的方法，其特征在于，所述场效应晶体管包括源电极、漏电极和由p型窄带隙有机小分子形成的p型窄带隙有机小分子层，所述方法包括如下步骤：/n在所述源电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间，以及在所述漏电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体。/n

【技术特征摘要】
1.一种避免基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管少数载流子注入的方法，其特征在于，所述场效应晶体管包括源电极、漏电极和由p型窄带隙有机小分子形成的p型窄带隙有机小分子层，所述方法包括如下步骤：
在所述源电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间，以及在所述漏电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述p型宽带隙有机半导体比p型窄带隙有机小分子具有更高的最低未占据分子轨道能级，且与所述p型窄带隙有机小分子具有相近或更低的最高分子占据轨道能级。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述p型宽带隙有机半导体层的厚度为6-25nm中任一厚度值。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述p型宽带隙有机半导体层的厚度为8-12nm中任一厚度值。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述源电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间，以及在所述漏电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体层中，是通过真空蒸镀的方式进行负载。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述真空蒸镀的条件为：真空度为1×10-3-1×10-...

【专利技术属性】
技术研发人员：揭建胜，张秀娟，张晓宏，吴晓峰，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32