本发明专利技术涉及一种有机薄膜晶体管的制造方法，适用于显示器，传感器，无线射频识别ＲＦＩＤ标签等领域。该有机薄膜晶体管的结构包括在基底（１０１）上依次制作的栅极（１０２）、栅绝缘层（１０３）、自组装单分子层（１０４）、有机半导体层（１０５）、源极（１０６）、漏极（１０７）。其中有机半导体层的制备通过可溶性并五苯衍生物先驱物转化为并五苯薄膜来实现。用这种方法，有机半导体材料利用溶液进行大面积旋涂、打印，完成柔性衬底大规模集成电路中有机薄膜晶体管的制作，降低有机薄膜晶体管集成电路的制作成本，同时在栅绝缘层上采用ＯＴＳ溶液形成自组装单分子层保证了有机薄膜晶体管具有高的迁移率，低的漏电流及电路工作电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。适用于显示器，传感器，无线射频识别(RFID)标签等领域。
技术介绍
柔性衬底、低成本、低温制程，使得有机薄膜晶体管(0TFT)可以应用于 大面积的软性电子产品的机会大大提升，同时也能够进行有机集成电路的制作， 并制备在便宜的塑料基底上，形成印刷式电路，替代硅芯片，并且可以通过打 印进行批量生产，使得显示器、传感器、智能卡、无线射频识别(RFID)标签 大规模的推向市场。但目前这些柔性衬底的大规模集成电路的制作过程中，多次采用平版印刷 过程及真空制备过程的步骤(例如PVD、 CVD等)，很难降低器件制备的成本， 为方便以后的商业上采用巻对巻(R2R)大规模进行生产，开始了溶液制备有机 薄膜晶体管的研究，较多采用高分子有机物进行打印及旋涂来降低制作成本， 但很难达到高的迁移率并且稳定性也较差，导致器件性能很难提升。而高迁移 率的并五苯及聚噻吩低聚物又较难溶及不稳定，很难直接用于打印和旋涂来制 备晶体管。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有的技术瓶颈。本专利技术的技术方案一种，该方法是在基底上，依次制作栅极、栅 绝缘层、自组装单分子层、有机半导体层、源极、漏极；其中1) 在栅极上镀250纳米厚的二氧化硅作为栅绝缘层；2) 制作自组装单分子层将l)制作的样品转移到2机％的烷基氯硅垸溶液里，浸泡4小时，让栅绝缘层上形成烷基氯硅垸自组装单分子层；或使用DEL多功能高真空系统，采用热蒸发法制备，放入几滴2wt^的0TS 溶液，气相沉积于镀好的二氧化硅上，沉积十五分钟，栅绝缘层上形成了自组 装单层。3)在自组装单分子层上制作有机半导体层制作有机半导体层的镀膜工序，采用6， 13-取代基的并五苯衍生物 TIPS-pentacene[ (bia(triisopropylsilylethynyl) pentacene)]其结构式配制成0.5wt^的甲苯溶液，在9(TC时，以2500rpm进行旋涂60秒，并五苯衍 生物转变为并五苯薄膜，得到有机半导体层。制作有机半导体层的镀膜工序或采用6， 13-取代基的并五苯衍生物TES噻 吩基并五苯，结构式为SiEt.SiEt.配制成4wt。/。的甲苯溶液，以2000rpm旋涂60秒沉积在片子上后，接着在90°C 时空气中退火2分钟，并五苯衍生物先驱物转变为并五苯薄膜，得到有机半导 体层。本专利技术的有益效果本专利技术采用溶液制备有机薄膜晶体管，采用苯五苯及噻吩类衍生物转化成 并五苯及聚噻吩低聚物，并且对有机薄膜晶体管的栅绝缘层进行了表面处理， 形成自组装单分子层，在普通实验条件下保证了有机薄膜晶体管的迁移率并且 提高了稳定性，使器件性能进一步得到提升。由于栅绝缘层上形成烷基氯硅烷自组装单分子层，在栅绝缘层与有机半导 体层之间形成修饰层，借用这种表面处理，使表面自由能降低(通过测试接触 角得知)，减少表面粗糙度，减少有机半导体层与栅绝缘层之间的缺陷，使得 有机分子能在绝缘层上排列得很好，进一步提高迁移率、降低工作电压及漏电 流。采用苯五苯及噻吩类衍生物作为有机半导体层材料，进行打印及旋涂，再 通过热或光分解方式形成完全共轭分子连接的低聚物多晶薄膜。并五苯及噻吩 类衍生物作为先驱物，转化成并五苯及聚噻吩低聚物，比其它高分子有机物具 有更高的迁移率，同时也解决了并五苯及噻吩类低聚物的难溶性问题。 附图说明图1是该方法制造的有机薄膜晶体管的结构剖面图2是实施例一制造的有机薄膜晶体管的通过先驱物转化而来的有源层材 料的XRD图谱；图3是实施例三制造的有机薄膜晶体管的通过先驱物转化而来的有源层材 料的XRD图谱。图中基底101、栅极102、栅绝缘层103、自组装单分子层104、有机半 导体层105、源极106、漏极107。具体实施例方式的实施例一 -步骤l，清洗用盐酸腐蚀好的IT0玻璃片，玻璃片作为基底101， ITO作为 栅极102; 步骤2，在IT0上镀250纳米厚的二氧化硅作为栅绝缘层103;采用沈阳市四达真空技术应用研究所生产的SD400M-MULTISOURCE ORGANIC MOLECULAR VAPOR DEPOSITION SYSTEM无机镀膜设备和NG-3型电子束蒸发电源 进行二氧化硅薄膜的制备；镀膜条件系统真空度9.8E-4Pa，前级真空度 l.OEOPa，生长速率lA/S，沉膜时间为45分钟；步骤3，把经过步骤2处理后的样品，转移到2wt^的0TS溶液(十八烷基 三氯硅烷Acros-14740， octadecyltrichlorosilane， 分子式为Ci8H37SiCl3， 用 十六烷配制)里浸泡4小时，在栅绝缘层103上形成自组装单分子层104;步骤4，用丙酮冲洗经过步骤3处理后的样品，进行有机半导体层105的镀 膜工序，采用 6 ， 13-取代基的并五苯衍生物 TIPS-pentacene [ (bia(triisopropylsilylethynyl)pentacene)]其结构式配制成0. 5讨％的甲苯溶液，在90°C时，以2500rpm进行旋涂60秒后并五苯衍 生物转变为并五苯薄膜，得到有机半导体层105。步骤5,制作源极106和漏极107;使用材料为金，在DEL多功能高真空系 统中，腔体真空度小于3E-3Pa，采用掩模板，热蒸发法制备50纳米厚的源极 106和漏极107，其沟道的宽长比为IOO，得到有机薄膜晶体管。该有机薄膜晶体管的结构依次为基底IOI、栅极102、栅绝缘层103、自 组装单分子层104、有机半导体层105、源极106和漏极107。有机半导体层105的成膜方式还可采用印刷及喷墨打印制备。实施例二其它步骤与实施例一相同，不同之处是，在栅绝缘层103上形成自组装单分子层104的方式不同；使用DEL多功能高真空系统，釆用热蒸发法制备，放 入几滴2wt^的0TS溶液，预抽使腔体真空度小于3E-3Pa，气相沉积于镀好的 二氧化硅上，沉积十五分钟，栅绝缘层103上形成了自组装单层104。 实施例三其它步骤与实施例一相同，不同之处是，有机半导体层105的材料和形成 方式不同；进行有机半导体层的镀膜工序，采用6， 13-取代基的并五苯衍生物 TES噻吩基并五苯，结构式为SiEt-SiEt3配制成4wty。的甲苯溶液，以2000rpm旋涂60秒沉积在片子上后，接着在90°C 时空气中退火2分钟，并五苯衍生物先驱物转变为并五苯薄膜，得到有机半导 体层105。利用KEITHLEY 2410 source unit I-V测试系统进行有机薄膜晶体管器件 的I一V特性曲线测量，得出在不同栅压Vss下，源漏电流lDs与源漏电压V。s的I-V 关系图谱，再根据电流方程在饱和区域来计算迁移率即当V。s越来越大(饱和区)，而使漏极电流(Ids)达到饱和时 <formula>formula see original document page 9</formula>脱其中Ids为漏极电流，为载子迁移率，W、 L分别为晶体管沟道中的宽度及长度，Ci是单位面积绝缘层的电容值，Ves是栅极电压，VTH是阈值电压 (threshold voltage)。因此可利用(I DS,sat. )17 2对1作图，绘制出特性转移 曲线本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机薄膜晶体管的制造方法，该方法是在基底上，依次制作栅极、栅绝缘层、有机半导体层、源极、漏极；其特征是：１）制作栅绝缘层在栅极上镀２５０纳米厚的二氧化硅作为栅绝缘层；２）制作自组装单分子层将１）制作的样品 转移到２ｗｔ％的烷基氯硅烷溶液里，浸泡４小时，让栅绝缘层上形成烷基氯硅烷自组装单分子层；３）在自组装单分子层上制作有机半导体层制作有机半导体层的镀膜工序，采用６，１３－取代基的并五苯衍生物ＴＩＰＳ－ｐｅｒｔａｃｅｎｅ［（ｂｉ ａ（ｔｒｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌｓｉｌｙｌｅｔｈｙｎｙｌ）ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）］其结构式：＊＊＊配制成０．５ｗｔ％的甲苯溶液，在９０℃时，以２５００ｒｐｍ进行旋涂６０秒，并五苯衍生物转变为并五苯薄膜，得到有机半导体层。
【技术特征摘要】
1.一种有机薄膜晶体管的制造方法，该方法是在基底上，依次制作栅极、栅绝缘层、有机半导体层、源极、漏极；其特征是1)制作栅绝缘层在栅极上镀250纳米厚的二氧化硅作为栅绝缘层；2)制作自组装单分子层将1)制作的样品转移到2wt％的烷基氯硅烷溶液里，浸泡4小时，让栅绝缘层上形成烷基氯硅烷自组装单分子层；3)在自组装单分子层上制作有机半导体层制作有机半导体层的镀膜工序，采用6，13-取代基的并五苯衍生物TIPS-pertacene[(bia(triisopropylsilylethynyl)pentacene)]其结构式id=icf0001 file=S2007101799596C00011.gif wi=55 he=52 top=5 left = 5 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=no/>配制成...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐征，田雪雁，赵谡玲，张福俊，袁广才，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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