包含有机半导体配方的电子短沟道器件组成比例

本发明专利技术涉及一种改进的电子器件，像有机场效应晶体管（ＯＦＥＴ），其具有短的源至漏的沟道长度且含有包含半导体粘合剂的有机半导体配方。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种改进的电子器件，如同有机场效应晶体管(0FET)，配方。背景和现有技术近年来，为了生产更通用的、更低成本的电子器件，已经开发了有 机半导体(osc)材料。发现这种材料应用于广范围的器件或装置中，包 括有机场效应晶体管(OFETs)、有机发光二极管(0LEDs)、光检测器、 有机光伏(0PV)电池、传感器、存储元件和逻辑电路，仅仅列举了 一些。 该有机半导体材料典型地以薄层、例如小于l微米厚度的形式存在于 电子器件中。改进的电荷迁移率是新电子器件的一个目的。另一个目的为改进 的稳定性、薄膜均匀性和OSC层的完整性(integrity)。一个可能对器件中的OSC层的稳定性和完整性进行改进的方法为 如W0 2005/055248 A2中所公开的在有机粘合剂中包含0SC组分。典 型的是，人们料想由于其在粘合剂中的稀释，在半导体层中的电荷迁移 率降低和分子顺序的破坏。然而，W0 2005/055248 A2的公开内容表明 包含0SC材料和粘合剂的配方仍然显示出令人惊讶的高电荷栽流子迁 移率，其可比得上对OSC化合物的高度有序结晶层所观察到的相比较。 此外，W0 2005/055248 A2中所教导的配方具有比传统OSC材料更好的 可加工性。本专利技术的专利技术人已经发现，通过粘合剂材料的选择可以进行进一 步的改进。本专利技术人发现在某些情况下半导体和粘合剂可能显示出相 当程度的相分离，尤其是在电极接触处。如果薄的绝缘粘合剂层覆盖 源电极和漏电极，则这种相分离可变成问题。还令人惊讶地发现在具有短沟道长度的小尺寸半导体器件的情况下，这个问题更加明显。本专利技术的目的在于减少或克服现有技术的osc层中的缺点，提供 改进的电子器件，提供改进的osc材料和用于这种器件的组份，以及提供它们制造的方法。该器件应该显示出改进的稳定性、高的薄膜均匀性和osc层的高度完整性，该材料应该具有高的电荷迁移率和良好的可加工性，以及该方法应该能使用简单的、时间和成本有效地进行器件 生产，尤其是大规模地器件生产。本专利技术的其它目的对于专家而言根 据下述的详细说明是直接显而易见的。已经发现这些目的可以通过提供如本专利技术所要求保护的器件、osc 材料、配方和方法来实现。尤其是，本专利技术的专利技术人已经令人惊讶地发现，在包含osc化合物 和有机粘合剂的现有技术的osc层中所检测到的缺点可以通过使用半导体粘合剂来克服。本专利技术的专利技术人还令人惊讶地发现半导体粘合剂 产生显著的优点，尤其是在具有短沟道长度的电子器件中。当源-漏电极的距离小于50微米、尤其是20微米以及特别小于IO微米时，使用半导体粘合剂的优点变得尤其显著。人们相信，由于半导体粘合剂与 绝缘粘合剂相比，对在接触和多晶半导体沟道之间的栽流子传输提供 了更加有效的路径，因此器件的接触性质得到改进，尽管所克服的距离 仅仅是数十纳米。有趣的是，惰性粘合剂不能抑制在多晶混合物层中本身的传输。对 长沟道器件而言其证据可以由具有绝缘和半导体粘合剂的高迁移率(经常大于0. lcm2V—Y。清楚地看出,如例如WO 2005/055248 A2中所 示。这归因于通过晶体所形成的连续路径。然而，当在短沟道器件中使 用绝缘粘合剂时，观察到迁移率的问题。通过粘合剂聚合物而避免接触的优先润湿的可供选择的方案为调 节接触的表面能。然而，这种方案不是容易做到的，因为接触也必须是 欧姆性的且它们应该保持高的功函数。相反，使用本专利技术所述的半导体粘合剂简化了接触的优化。现有技术没有公开或教导出本专利技术所实现的优点。WO2005/055248A2公开了包含可溶的多并苯和具有2和3. 3之间的介电常数的有机粘 合剂树脂的改进OSCs配方。其也公开了可以使用各种树脂，只要它们 的极性低，且公开了该有机粘合剂可以是半导体聚合物。然 而，W02005/055248 A2没有公开短沟道器件，教导为当使用或者绝缘或 者半导体粘合剂时OSC配方的类似性能。 专利技术概述本专利技术涉及包含栅电极、源电极和漏电极的电子元件或器件，其 中所述的源和漏电极通过特定距离、也称为沟道长度而分离，且 其中所述的器件进一步包含被提供于源和漏电极之间的且包含一种或 多种OSC化合物和有机粘合剂的有机半导体(OSC)材料，其特征在于沟 道长度L < 50微米且所述的粘合剂为半导体粘合剂。本专利技术进一步涉及包含一种或多种OSC化合物和一种或多种有机 半导体粘合剂或其前体的OSC配方，尤其用于如上下文所述的短沟道 OFET器件中。基于短沟道OFETs实现的改进，本专利技术的配方也可以用于提高其 他器件中的接触性质。所述的电子元件或器件包括、但并非限制的、 有机场效应晶体管(OFET)、薄膜晶体管(TFT)、集成电路(IC)的元件、 射频识别(RFID)标签、光检测器、传感器、逻辑电路、存储元件、电 容器、有机光伏(OPV)电池、电荷注入层和肖特基二极管。附图简述附图说明图1举例说明由饱和状态的OFET计算场效应迁移率。图2表示对于根据实施例1的两种OSC配方饱和迁移率作为沟道长度的函数。图3示例地描绘根据本专利技术的短沟道OFET器件。图4表示根据实施例2的OFET器件的转移特性(电流和迁移率)。图5表示对于根据实施例2的OSC配方迁移率作为沟道长度的函数。专利技术的详细说明根据本专利技术的电子器件的特征在于短的沟道长度(即源和漏电极之间的距离)。沟道长度为<50微米，优选<20微米，非常优选<10微 米。沟道长度典型地大于0. 05微米。OSC材料可以是小分子化合物或两种或更多种小分子化合物的混 合物。特别优选的是电荷载流子迁移率> 1(TcmT18—\非常优选> l{T2cmVs-\最优选> 10—WW和优选< 50cm2V—的小分子OSC化 合物。该迁移率可以在FET构造中的滴落涂布(drop cast )层上测定。 OSC化合物的分子量优选300至10， 000之间，更优选500至5， 000之 间，甚至更优选600至2， 000之间。优选选择小分子OSC以使得当溶液涂布时其显示出高的结晶倾向。合适的和优选的小分子OSC材料包括、并非限制、如WO 2005/055248 A2和EP 1 262 469 Al为了实例而所述的少-和多并苯、 如国际专利申请WO 2006/119853 Al中所描述的不对称多并苯，或如 国际专利申请WO 2006/125504 Al中所描述的低多并苯(oligomeric ac6nss )。尤其优选的OSC材料是下式的可溶的多并苯其中k为0或1， I为0或1，R1-在多个存在情况下彼此独立表示相同或不同的选自以下的基 团H、卣素、-CN、 -NC、 -NCO、 -NCS、 -OCN、 -SCN、 -C (=0) NR。R。。、 -C(-O)X、 -C(-0)R。、 -NH2、 -NR°R°°、 -SH、 -SR°、 -S03H、 -S02R°、 -OH、 -N02、 -CF3、 -SF5、任选被取代的甲硅烷基，或任选被取代的且任选包 含一个或多个杂原子的具有1到40个C原子的二价碳基或烃基，x是卣素，Ro和IT彼此独立为H或任选被取代的任选包含一个或多个杂原子 的二价碳基或烃基基团，任选的，位于多并本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含栅电极、源电极和漏电极的电子部件或器件，其中所述的源和漏电极通过特定距离（“沟道长度”）分离，所述的部件或器件进一步包含被提供在源和漏电极之间且包含一种或多种ＯＳＣ化合物和有机粘合剂的有机半导体（ＯＳＣ）材料，其特征在于沟道长度≤５０微米且所述的粘合剂为半导体粘合剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2006-1-21 06001282.01.包含栅电极、源电极和漏电极的电子部件或器件，其中所述的源和漏电极通过特定距离(“沟道长度”)分离，所述的部件或器件进一步包含被提供在源和漏电极之间且包含一种或多种OSC化合物和有机粘合剂的有机半导体(OSC)材料，其特征在于沟道长度≤50微米且所述的粘合剂为半导体粘合剂。2. 根据权利要求l的器件，其特征在于所述的沟道长度<20微米。3. 根据权利要求1或2的器件，其特征在于所述的半导体粘合剂 选自聚芳胺、聚芴、聚茚并芴、聚螺二芴、聚硅烷、聚噻吩、 一种或 多种上述聚合物的共聚物和聚芳胺-丁二烯共聚物。4. 根据权利要求1至3的一项或多项的器件，其特征在于所述的 半导体粘合剂选自PTAA及其共聚物、聚药及其与PTAA的共聚物、聚 硅烷、聚苯基三甲基乙硅烷、顺式和反式聚茚并芴及其与PTAA的共聚 物，所有都任选地具有烷基或芳族取代基。5. 根据权利要求1至4的一项或多项的器件，其特征在于所述的 OSC化合物选自式<formula>formula see original document page 2</formula>其中k为0或1， I为0或1，R1—14在多个存在的情况下彼此独立表示相同或不同的选自以下的 基团H、面素、-CN、 -NC、 -NCO、 -NCS、 -OCN、 -SCN、 -C (=0) NR。R。0、 -C(-O)X、 -C(=0)R°、 -NH2、 -NR°R°°、 -SH、 -SR°、 -S03H、 -S02R°、 -0H、 -N02、 -CF3、 -SF5、任选被取代的甲硅烷基、或任选被取代的且任选包含一个或多个杂原子的具有1到40个C原子的二价碳基或烃基， X是卤素，R°和R°°彼此独立为H或任选被取代的任选包含一个或多个杂原子 的二价碳基或烃基基团，任选地，位于多并苯的相邻环位上的取代基RLR的两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：SD奥吉尔，J韦赖什，M蔡丹，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]