本发明专利技术公开了一种有机场效应晶体管及其制备方法。该有机场效应晶体管，包括衬底、位于所述衬底上的栅电极、位于所述栅极电极上的绝缘层、位于所述绝缘层上的由聚合物和偶极分子组成的共混物层、位于所述聚合物和偶极分子共混物层上的有机半导体层以及位于所述有机半导体层上的源电极和漏电极。本发明专利技术的有机场效应晶体管通过控制聚合物－偶极分子修饰层中偶极分子的偶极矩大小来控制导电沟道的性质，可调控有机场效应晶体管的迁移率；可以任意改变聚合物－偶极分子修饰层和有机半导体层的组成，易于构筑高迁移率场效应晶体管；在高迁移率有机效应晶体管的制备和高性能有机半导体逻辑门和集成电路中有应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
自从第一个有机场效应晶体管报道以来(Tsumura， A.， Koezuka， H.， Ando， T. Appl. Phys. Lett. 49, 1210, 1986)，有机场效应晶体管由于其在有源矩阵显示，有机集 成电路，电子商标等方面的潜在应用价值得到了人们的广泛关注。与无机晶体管相 比，有机场效应晶体管具有成本低，重量轻，柔韧性好，易于大规模制备等特点。 近年来，有机场效应晶体管取得了长足的发展，已经有应用于集成电路的尝试 (Nature, 403， 521-523,2000)。但是一般而言，有机场效应晶体管的迁移率较低(一般 都在0.1-1 cri^V1 s—，限制了它们走向实际应用的可能性。高迁移率的有机场效应晶体管是实现用于有机发光二极管显示驱动的有机集 成电路的必要单元。对于有机发光二极管显示驱动，要求迁移率大于lcm2^1^。 目前，人们通过多种方法来实现这一目的，当前最主要的采用长链疏水氯硅烷单分 子自组装层(D. K. Aswal, S. Lenfant, D. Guerin, J. V. Yakhmi， D. Vuillaume， Anal. Chim. Acta 2006， 568, 84)或者聚合物修饰(R. Ruiz， D. Choudhary， B. Nickel, T. Toccoli， K. C. Chang, A. C. Mayer, P. Clancy, J. M Blakely, R. L. Headrick, S. Iannotta， G. G. Malliaras， Chem. Mater. 2004， 16,4497)的绝缘层，或者在更高的衬底温度下沉 积有机半导体分子(M. H. Yoon, C. Kim， A. Facchetti, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2006， 128， 12851)。最近也有报道采用带有强吸电子基团的氯硅烷自组装单分子层修 饰来提高界面载流子浓度(K. P. Pemstich， C. Goldmann, C. Krellner, D. Oberhoff， D. J. Gundlach, B. Batlogg， Synth. Met. 2004,146， 325.， S. Kobayashi, T. Nishikawa, T. Takenobu， S. Mori, T. Shimoda, T. Mitani， H. Shimotani， N. Yoshimoto， S. Ogawa， Y. Iwasa, Nat. Mater. 2004, 3, 317)。虽然这些研究工作都使界面载流子浓度大幅度提 高，但是器件的阈值电压大范围飘移，开关比急剧下降(K. P. Pemstich, S. Haas, D. Oberhoff, C. Goldm咖，D. J. Gundlach, B. Batlogg, A. N. Rashid, G. Schitter, J. Appl. Phys. 2004， 96, 6431)。这类器件大都是从增强型转变成耗尽型工作模式，对于对开 关比要求很高的有机发光二极管驱动等方面的应用极为不利。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。 本专利技术所提供的有机场效应晶体管，包括衬底、位于所述衬底上的栅电极、位 于所述栅极电极上的绝缘层、位于所述绝缘层上的由聚合物和偶极分子组成的共混 物层、位于所述聚合物和偶极分子共混物层上的有机半导体层以及位于所述有机半 导体层上的源电极和漏电极。为了便于使用，可在所述衬底上嵌入电极引线，所述栅电极与所述电极引线导通。本专利技术所提供的制备上述有机场效应晶体管的方法，包括以下步骤1) 在衬底上沉积至少一层金属，得到栅电极；2) 在所述栅电极上采用绝缘层成膜的方式沉积至少一层绝缘层；3) 在所述绝缘层上沉积聚合物和偶极分子共混物层；4) 在所述共混物层上采用有机物成膜方法制备有机半导体层；5) 在所述有机半导体层上制备源电极和漏电极，得到有机场效应晶体管。 其中，步骤l)所述衬底依次用乙醇、丙酮超声清洗、去离子水冲洗，经氮气吹干和烘箱烘干之后沉积金属，得到栅电极。所述聚合物和偶极分子共混物层由聚合物和偶极分子构成，所述聚合物具体可 为聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC);所述偶极分子具 体可为尿素或二硫代草酰胺；所述聚合物和偶极分子共混物层的厚度可为 0.5-200nm。所述步骤3)中的沉积方法为下述四种方法中的任一种真空蒸镀法、 甩膜法、滴膜法和印刷法。所述有机半导体层是由有机小分子材料和/或高分子聚合物材料构成；所述有 机小分子材料具体可为并五苯、连六噻吩、并四苯或氟酞菁铜；所述有机半导体层 的厚度为20-200nm，可根据需要在20 200纳米范围内选择，如选择25纳米，50 纳米或75纳米，或100纳米。所述步骤4)中有机物成膜方法为下述四种方法中的 一种真空蒸镀法、甩膜法、滴膜法和印刷法。所述源电极和漏电极的厚度可为10-300nm;所述源电极和漏电极之间沟道的长 度可为0. 2-150拜。本专利技术具有以下特点和优点1、本专利技术制备的有机场效应晶体管通过控制聚合物-偶极分子修饰层中偶极分子的偶极矩大小来控制导电沟道的性质，可调控有机场效应晶体管的迁移率；2、 本专利技术公开的方法，与其它方法相比，可利用同一工艺制备得到性能增强， 器件参数分布较窄的有机场效应晶体管；3、 本专利技术公开的方法，可以任意改变聚合物-偶极分子修饰层和有机半导体层 的组成，易于构筑高迁移率场效应晶体管，在高迁移率有机效应晶体管的制备和商 性能有机半导体逻辑门和集成电路中有应用价值；4、 本专利技术的有机场效应晶体管，对不同的有机半导体都有普适性，这为种类 繁多的有机半导体分子的性能提高提供了一种新途径。附图说明图1为本专利技术实施例中聚合物分子、偶极分子和有机半导体材料分子的结构式； 其中，A1-A3为聚合物分子，A1-聚苯乙烯，A2-聚甲基丙烯酸甲酯，A3-聚碳酸酯； B1-B2为偶极分子，Bl为尿素，B2为二硫代草酰胺；Cl-C2为有机半导体材料分子， Cl为并五苯，C2为连六噻吩；图2为本专利技术场效应晶体管器件的结构示意图，其中，l为栅电极，2为绝缘 层，3为聚合物-偶极分子修饰层，4为有机半导体层，5为源电极，6为漏电极；图3为有机场效应晶体管的输出曲线，其中，图3a为实施例1中基于二氧化 硅绝缘层上制备的有机场效应晶体管(无聚合物-偶极分子修饰层)的输出曲线， 图3b为实施例1中基于十八垸基氯硅烷(OTS)修饰的二氧化硅绝缘层上制备的有机 场效应晶体管(无聚合物-偶极分子修饰层)的输出曲线。图4为有机场效应晶体管的输出曲线和转移曲线；其中，图4a为实施例1中基 丁-聚苯乙烯修饰的有机场效应晶体管的输出曲线，图4b为实施例1制备的有机场 效应晶体管的输出曲线，图4c为实施例1中的四种晶体管的转移曲线；图5为有机场效应晶体管的输出曲线和转移曲线；其中，图5a为实施例2中基 于聚苯乙烯修饰的有机场效应晶体管的输出曲线，图5b为实施例2制备的有机场 效应晶体管的输出曲线，图5c为实施例2中的两种晶体管的转移曲线。 具本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机场效应晶体管，包括衬底、位于所述衬底上的栅电极、位于所述栅极电极上的绝缘层、位于所述绝缘层上的由聚合物和偶极分子组成的共混物层、位于所述聚合物和偶极分子共混物层上的有机半导体层以及位于所述有机半导体层上的源电极和漏电极。
【技术特征摘要】
1、一种有机场效应晶体管，包括衬底、位于所述衬底上的栅电极、位于所述栅极电极上的绝缘层、位于所述绝缘层上的由聚合物和偶极分子组成的共混物层、位于所述聚合物和偶极分子共混物层上的有机半导体层以及位于所述有机半导体层上的源电极和漏电极。2、 根据权利要求l所述的有机场效应晶体管，其特征在于所述由聚合物和 偶极分子组成的共混物层中，所述聚合物为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸 酯；所述偶极分子为尿素或二硫代草酰胺；所述由聚合物和偶极分子组成的共混物 层的厚度为0. 5-200nm。3、 根据权利要求1所述的有机场效应晶体管，其特征在于所述有机半导体 层是由有机小分子材料和/或高分子聚合物材料构成；所述有机半导体层的厚度为 20-200nra。4、 根据权利要求3所述的场效应晶体管，其特征在于所述有机小分子材料 为并五苯、连六噻吩、并四苯或氟酞菁铜。5、 根据权利要求l所述的有机场效应晶体管，其特征在于所述源电极和漏 电极的厚度为10-300nm;所述源电极和漏电极之间的沟道长度为0. 2-150^m。6、 一种制备权利要求1-5中任一所述的有机场效应晶体管的方法，包括以下 步骤1) 在衬底上沉积至少一层金属，得到栅电极；2) 在所述栅电极上采用绝缘层成膜的方式沉积至少--层...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘云圻，吴卫平，王鹰，于贵，朱道本，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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