一种平面型有机整流二极管结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种平面型有机整流二极管结构及其制作方法，所述二极管结构包括：基底、源电极、栅电极、介电层、漏电极；源电极、栅电极和漏电极设置在基底上；源电极和栅电极处于同一水平高度；漏电极和栅电极短接；介电层位于栅电极上；源电极和基底之间设置有黏附层。本发明专利技术利用湿法刻蚀与剥离的技术，将栅电极与源电极排列在同一个平面，二极管两个电极间的寄生电容降为0，短接晶体管的栅电极与漏电极，保证了器件在电路中的高集成度。证了器件在电路中的高集成度。

【技术实现步骤摘要】
一种平面型有机整流二极管结构及其制作方法


[0001]本专利技术涉及有机电子
，具体地说是一种平面型有机整流二极管结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]在二极管的集成电路中，常常需要将二极管与场效应晶体管集成到一起形成逻辑电路，随着有机场效应晶体管的发展，有机电路的应用也愈发成熟，因此对于有机半导体二极管的需求也越来越高，其中运用较多的一种有机半导体二极管是有机整流二极管，如Viola,F.et al,A 13.56MHz Rectifier Based on Fully Inkjet Printed Organic Diodes.Adv.Mater.2020,32,2002329(ViolaF.等，《基于全喷墨打印有机二极管的13.56MHz整流器》，《先进材料2020》第32卷第2002329页)。
[0003]传统的有机半导体二极管结构是基于阴阳极的垂直结构，在两个电极间夹有一层半导体层用以传输载流子。如，Ma,L.et al,High
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speed and high
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current density C60 diodes.Applied Physics Letters 2004,84(23),4786
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4788(Ma L.等，《高速、高电流密度的C60二极管》，《应用物理快报2004》第84卷第23期第4786
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4788页)这种器件的半导体层可以达到纳米级的厚度，因此，其载流子在电极间的运动时间较短。但是，当这种器件结构与OFETs一起被用于集成电路时，相对于OFETs的器件工艺而言不能完美适配。除此之外，当其被用于高频电路时，其两个电极间存在的寄生电容会影响电路的正常工作，限制电路的频率。
[0004]相比之下，使用栅极
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漏极短路的OFETs作为二极管更易于集成，并且可以和OFETs的器件工艺较好匹配，并且在这种晶体管沟道中能够实现更高的电荷密度，如，Steudel,S.et al,50MHz rectifier based on an organic diode.Nature Materials 2005,4(8),597
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600(Steudel S.等，《基于有机二极管的50mhz整流器》，《自然材料2005》第4卷第8期第597
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600页)。但是，与传统二极管结构所需的纳米级有机半导体层相比，这种短接晶体管结构的一个明显缺点是其沟道长度较长，对于具有相同载流子迁移率的半导体而言，其载流子从一个电极到达另一个电极的时间更长，影响器件性能，并且这种物理限制也使器件在电路中的集成度大大降低。
[0005]因此，如何设计一种平面型有机整流二极管结构，其结构具有纳米级的沟道长度，晶体管的寄生电容为零，在电路中集成度高是一件亟待解决的事情，具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种平面型有机整流二极管结构，其结构具有纳米级的沟道长度，晶体管的寄生电容为零，在电路中集成度高，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。
[0008]一种平面型有机整流二极管结构，包括：
[0009]基底、源电极、栅电极、介电层、漏电极；
[0010]源电极、栅电极和漏电极设置在基底上；
[0011]源电极和栅电极处于同一水平高度；
[0012]漏电极和栅电极短接；
[0013]介电层位于栅电极上。
[0014]优选地，基底的材料为玻璃或硅中的一种。
[0015]优选地，源电极和基底之间设置有黏附层。
[0016]优选地，黏附层的材料为铬。
[0017]优选地，源电极和漏电极的材料为金。
[0018]优选地，栅电极的材料为铝，介电层的材料为氧化铝。
[0019]一种平面型有机整流二极管结构的制作方法，包括以下步骤：
[0020]步骤1：在基底表面用钼片掩模，蒸镀铬作为金与玻璃的黏附层，再蒸镀金电极作为源电极，然后利用光刻在金电极上做出预设的栅极图案，其整体称为基片；
[0021]步骤2：湿法刻蚀铬和金，再通过另一个图案的掩膜版作为遮蔽，在刻蚀过后的基片上沉积与金相同厚度的铝作为栅电极；
[0022]步骤3：在蒸镀完铝之后，保持掩膜版位置不移动，将整个基片固定在60
°
倾斜角度的基板上，继续蒸镀步骤1中金的2倍厚度的金为漏电极，漏电极与铝相连，使漏电极和栅电极短接；
[0023]步骤4：用氧等离子体处理栅电极，在铝上生长氧化铝作为介电层，将蒸镀好电极的基片放入预热80℃的DMSO中，超声5min两次，再将溶液换为丙酮，继续超声5min后换为异丙醇超声5min后用氮气吹干。
[0024]优选地，步骤1中光刻包括以下步骤：
[0025]S101：将带有金电极的基底置于匀胶机上，滴加约80mL 4.4cp光刻胶，以3000rpm的转速旋转1min，然后将器件于100℃热台加热90s；
[0026]S102：通过特制图案的光刻板对涂布好光刻胶的基底进行区域选择性的曝光，然后将基片放入显影液中浸泡40s，再将基片用超纯水清洗干净后用氮气吹干；
[0027]S103：将显影后的基片置于120℃热台加热120s，结束烘烤后将基片置于氧等离子体机清洗0.5min，氧等离子体机处理的条件为500W，5sccmO2。
[0028]优选地，S101中，操作环境为无紫外线的黄光室。
[0029]优选地，S102中，曝光条件为：软接触曝光，汞灯波长365nm，光强11mW/cm2，曝光时间3
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5s。
[0030]优选地，步骤2中湿法刻蚀包括以下步骤：
[0031]S201：配制刻蚀液，金刻蚀液的配方为I2∶KI∶H2O＝0.1g∶10g∶80ml，铬刻蚀液用Aldrich公司生产的85％铬专用刻蚀液；
[0032]S202：将基片浸入金刻蚀液中7s后用超纯水洗净吹干，再将基片浸入铬刻蚀液中，2min后取出，用超纯水洗净并吹干。
[0033]优选地，步骤3中，在倾斜60
°
蒸镀时，蒸镀35nm并五苯作为半导体。
[0034]优选地，所述并五苯的蒸镀方式为热蒸镀。
[0035]优选地，步骤4中氧等离子体机处理的条件为500W，5sccm O2，清洗1min。
[0036]优选地，蒸镀的铬的厚度为2nm，蒸镀的铝的厚度为20
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30nm，步骤1中蒸镀的金的厚度是20
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30nm，步骤3中蒸镀的金的厚度是40
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60nm。
[0037]优选地，蒸镀的方式为热蒸镀或电子束蒸镀中的一种。
[0038]相比于现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：
[0039]1.本专利技术利用湿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面型有机整流二极管结构，其特征在于，包括：基底(1)、源电极(2)、栅电极(4)、介电层、漏电极(5)；源电极(2)、栅电极(4)和漏电极(5)设置在基底(1)上；源电极(2)和栅电极(4)处于同一水平高度；漏电极(5)和栅电极(4)短接；介电层位于栅电极(4)上；源电极(2)和基底(1)之间设置有黏附层。2.根据权利要求1所述的一种平面型有机整流二极管结构，其特征在于，基底(1)的材料为玻璃或硅中的一种，源电极(2)和漏电极(5)的材料为金。3.根据权利要求2所述的一种平面型有机整流二极管结构，其特征在于，栅电极(4)的材料为铝，介电层的材料为氧化铝。4.根据权利要求3所述的一种平面型有机整流二极管结构，其特征在于，黏附层的材料为铬。5.根据权利要求1
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4任一项所述的一种平面型有机整流二极管结构的制作方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：在基底(1)表面用钼片掩模，蒸镀铬作为金与玻璃的黏附层，再蒸镀金电极作为源电极(2)，然后利用光刻在金电极上做出预设的栅极图案，其整体称为基片；步骤2：湿法刻蚀铬和金，再通过另一个图案的掩膜版作为遮蔽，在刻蚀过后的基片上沉积与金相同厚度的铝作为栅电极(4)；步骤3：在蒸镀完铝之后，保持掩膜版位置不移动，将整个基片固定在60
°
倾斜角度的基板上，继续蒸镀步骤1中金的2倍厚度的金为漏电极(5)，漏电极(5)与铝相连，使漏电极(5)和栅电极(4)短接；步骤4：用氧等离子体处理栅电极(4)，在铝上生长氧化铝作为介电层，将蒸镀好电极的基片放入预热80℃的DMSO中，超声5min两次，再将溶液换为丙酮，继续超声5min后换为异丙醇超声5min后用氮气吹干。6.根据权利要求5所述的一种平面型有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，车钰，姜百川，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：