薄膜晶体管、其制备方法以及使用该晶体管的平板显示器技术

提供一种薄膜晶体管、其制备方法以及使用该晶体管的平板显示器。薄膜晶体管包括栅极、与栅极绝缘的源极和漏极、与栅极绝缘并电连接到源极和漏极上的半导体层、绝缘层、介于半导体层和绝缘层之间并阻止电子或空穴迁移通过半导体层而被捕获到绝缘层中的载流子阻挡层。由于所述薄膜晶体管的构造可使得载流子阻挡层位于半导体层和绝缘层之间，可阻止注入到半导体层中的电子和空穴被捕获到绝缘层中，从而抑制了磁滞特性。另外，使用所述薄膜晶体管可制造可靠的平板显示器器件。

【技术实现步骤摘要】
参照的相关申请本申请要求享受于2005年1月15日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.10-2005-003976的优先权，在此其公开的内容全部引作参考。
技术介绍
专利
本专利技术的实施方案涉及一种薄膜晶体管、其制备方法以及使用该晶体管的平板显示器，更具体地涉及一种通过克服磁滞特性问题而具有改善的电荷迁移率的薄膜晶体管、其制备方法以及使用所述薄膜晶体管的平板显示器。相关技术说明用于诸如液晶显示器、有机光发射器件或者无机光发射器件的平板显示器设备中的薄膜晶体管(TFT)，被用作控制每一像素操作的开关元件和激励像素的激励元件。这样的TFT包括半导体层，所述半导体层具有源区和漏区以及在源区/漏区之间形成的沟道区、位于与沟道区相对应的位置并与所述半导体层绝缘的栅极(gate electrode)以及分别与源区/漏极区相接触的源极/漏极(source/drainelectrodes)。由于源极/漏极一般由促进电荷流动的低功函的金属制成，在金属和半导体层彼此相接触的区域接触电阻增加，从而导致器件性能的降低以及功率消耗的增加。由于有机薄膜晶体管的优势在于包括有机半导体层，近来，已经对有机薄膜晶体进行积极地研究。由于可在低温下形成有机半导体层，使用塑料衬底已变得可能。为了改善有机薄膜晶体管的电性能例如驱动电压，正如在日本待审专利申请No.2004-103905中描述的那样，已经提出一种薄膜晶体管，其包括在源极/漏极和有机半导体层之间的缓冲层或者在栅极绝缘层和有机半导体层之间的自组装单层。然而，由于磁滞特性，迄今为止已知的有机薄膜晶体管仍不适合于实际应用。因此，研发具有满意操作稳定性的薄膜晶体管将是极度迫切的。专利技术概述本专利技术实施方案提供了一种通过克服磁滞特性问题而具有改善的电荷迁移率的薄膜晶体管、其制备方法以及使用所述薄膜晶体管的平板显示器。根据本专利技术实施方案的一个方面，提供一种薄膜晶体管，其包括栅极、与所述栅极绝缘的源极和漏极、与所述栅极绝缘并与所述源极和漏极电接触的半导体层、用于将栅极与源极和漏极或半导体层绝缘的绝缘层、介于所述半导体层和绝缘层之间、阻止电子或空穴迁移通过半导体层而被绝缘层捕获的载流子阻挡层。根据本专利技术实施方案的另一方面，提供一种制备薄膜晶体管的方法，其包括形成栅极绝缘层从而覆盖在衬底上提供的栅极，在绝缘层上、在对应于栅极的相对端的预定位置上形成源极/漏极，在绝缘层的预定区域上形成载流子阻挡层、以使得绝缘层通过载流子阻挡层接触半导体层，并且在上述得到的产物上形成半导体层。根据本专利技术实施方案的又一方面，提供一种制备薄膜晶体管的方法，其包括形成栅极绝缘层从而覆盖在衬底上提供的栅极，在绝缘层上、在对应于栅极的相对端的预定位置上形成源极/漏极，在绝缘层的预定区域上形成载流子阻挡层、以使得绝缘层通过载流子阻挡层接触半导体层，在所得产物中形成有机受主层(organic acceptor layer)从而覆盖源极和漏极，并且在上述得到的产物上形成半导体层。根据本专利技术实施方案的又一方面，提供一种制备薄膜晶体管的方法，其包括在衬底上提供的源极和漏极上形成半导体层，在半导体层上的预定区域形成载流子阻挡层，该预定区域对应于源极和漏极，以使得半导体层通过载流子阻挡层接触绝缘层，以及形成绝缘层以覆盖半导体层和载流子阻挡层，并且在绝缘层的预定区域上形成栅极，该预定区域对应于源极和漏极。根据本专利技术实施方案的再一方面，提供一种包括上述薄膜晶体管的平板显示器，其中所述薄膜晶体管被提供在每一像素中，像素电极电连接到所述薄膜晶体管的源极或漏极上。附图简述通过其示例性的实施方案结合附图的详细描述，本专利技术实施方案的上述和其它的特征以及优点将变得更显而易见。附图说明图1至3是说明一些实施方案的薄膜晶体管的截面图；图4至5图示了本专利技术实施方案的用于形成空穴阻挡层的材料的能量特性；以及图6是采用本专利技术实施方案的薄膜晶体管的平板显示器的截面图。专利技术详述下面将更详细描述本专利技术的实施方案。有机薄膜晶体管的操作稳定性由磁滞特性决定，磁滞特性是有机薄膜晶体管操作不稳定的原因。基于在有机薄膜晶体管中显示的磁滞特性的检测，认为磁滞特性是由迁移电荷和捕获电荷引起的。因此，本专利技术实施方案的专利技术人评估了有机薄膜晶体管的电容/电压CV特性，确认引起磁滞特性的一个主要原因是空穴电荷从有机半导体层、特别是并五苯制成的有机半导体层迁移，并且被注入到栅极绝缘层中，从而被捕获于形成栅极绝缘层的氧化物中。为了阻止磁滞特性，本专利技术实施方案提供包括载流子阻挡层的薄膜晶体管，载流子阻挡层位于绝缘层和半导体层之间，并用作阻止载流子从半导体层被注入到栅极绝缘层中的能垒。载流子阻挡层可以是电子阻挡层或空穴阻挡层。为了增加注入到半导体层的空穴的量，本专利技术实施方案的薄膜晶体管除了空穴阻挡层之外还可进一步包括位于半导体层和源极/漏极之间的有机受主层。在本专利技术的实施方案中，半导体层优选为有机半导体层。在以下说明中，将通过把空穴阻挡层作为载流子阻挡层的例子来描述本专利技术实施方案。然而，除了电子阻挡层被形成用于阻挡电子而不是空穴之外，电子阻挡层的操作基本上与空穴阻挡层的相同。下面将参考图1至3更详细地描述本专利技术实施方案的薄膜晶体管的具体例子。图1图示了一个优选实施方案的薄膜晶体管。在图1中，衬底11是广泛用于一般有机电致发光器件中的普通衬底。衬底11可以例如是有机衬底或透明的塑料衬底。在衬底11上形成具有预定图案的栅极13。栅极13可由诸如例如为Au、Ag、Cu、Ni、Pt、Pd、Al、Mo、Al:Nd合金或Mo:W合金的金属或金属合金形成，但不限于这些金属或金属合金。导电聚合物也可用于形成栅极13。在栅极13上形成绝缘层12，从而覆盖栅极13。绝缘层12可由各种材料形成，材料包括例如诸如金属氧化物或金属氮化物的无机材料，诸如绝缘有机聚合物的有机材料，所述绝缘有机聚合物可以是例如聚(乙烯基苯酚)、聚(乙烯基吡啶)、聚苯乙烯、BCB(苯并环丁烯)、聚(甲基异丁烯酸酯)、聚(乙烯醇)、含有可交联的密胺树脂的聚(乙烯基苯酚)、含有光致酸生成剂的聚(乙烯醇)、聚(乙烯基萘)、聚(苊)、以及含有可交联官能团材料诸如二(三氯硅烷链烷)、二(三烷氧基链烷)等的任一种前述聚合物。在绝缘层12上形成源极14a和漏极14b。如图1所述，源极14a和漏极14b可以(但并非必要)通过预定部分与栅极13重迭。与形成有机半导体层的材料相比，源极14a和漏极14b一般由功函数约为5.0eV或更大的贵金属形成。可用贵金属的非限制性的例子包括Au、Pd、Pt、Ni、Rh、Ru、Ir、Os以及它们的合金，优选Au、Pd、Pt或Ni。既可在源极14a和漏极14b的整个表面上也可在源极14a和漏极14b的部分表面上形成有机半导体层15。形成有机半导体层15的有机半导体材料可以是p-型半导体材料。当然，n-型半导体材料也可用作形成有机半导体层15的有机半导体材料。半导体材料的例子包括但不限于有机受主层，有机受主层包括但不限于并五苯、并四苯、蒽、萘、α-6-噻吩、α-4-噻吩、苝及其衍生物、红荧烯及其衍生物、蒄及其衍生物、苝基四羧酸二酰亚胺及其衍生物、苝基四羧酸二酐及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚对苯二胺亚乙烯基及其衍生物、聚对苯二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，其包括：栅极；与所述栅极绝缘的源极和漏极；与所述栅极绝缘并且电连接到所述源极和漏极上的半导体层；使所述栅极与所述源极和漏极或所述半导体层绝缘的绝缘层；和介于所述半导体层和所述绝缘层之间的载流子阻挡层。

【技术特征摘要】
KR 2005-1-15 10-2005-00039761.一种薄膜晶体管，其包括栅极；与所述栅极绝缘的源极和漏极；与所述栅极绝缘并且电连接到所述源极和漏极上的半导体层；使所述栅极与所述源极和漏极或所述半导体层绝缘的绝缘层；和介于所述半导体层和所述绝缘层之间的载流子阻挡层。2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中所述载流子阻挡层是电子阻挡层或空穴阻挡层。3.如权利要求2所述的薄膜晶体管，其中所述空穴阻挡层包括HOMO能级高于形成所述半导体层的有机半导体HOMO能级的材料。4.如权利要求2所述的薄膜晶体管，其中所述空穴阻挡层包括HOMO能级比形成所述半导体层的有机半导体HOMO能级高至少约0.5eV的材料。5.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中所述半导体层包括p-型有机半导体。6.如权利要求2所述的薄膜晶体管，其中所述空穴阻挡层选自Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)、F4-TCNQ(2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基对二甲基苯醌)、NTCDA(1，4，5，8-萘基-四羧酸二酐)、PTCDA(3，4，9，10-苝基四羧酸二酐)、BCP(浴铜灵)、CBP(4，4’-N，N’-二咔唑基-联苯)、铜酞菁(CuPc)和PTCBI(3，4，9，10-苝基四羧酸二苯并咪唑)。7.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中在所述半导体层以及所述源极和漏极之间进一步提供有机受主层。8.如权利要求7所述的薄膜晶体管，其中所述有机受主层包括芳族化合物，所述芳族化合物含有至少一种选自-NO2、-CN、-C(＝O)-、-COO-、-C(＝O)-O-C(＝O)-、-CONH-、-SO-、-SO2-、-C(＝O)-C(＝O)-、＝N-、-F、-Cl-、-I、C1-10卤烷基和C5-10卤芳基的吸电子基团。9.如权利要求7所述的薄膜晶体管，其中所述有机受主层包括至少一种选自下列的物质2，4，7-三硝基芴酮、4-硝基苯胺、2，4-二硝基苯胺、5-硝基蒽、2，4-二硝基二苯胺、1，5-二硝基萘、4-硝基联苯、4-二甲基氨基-4’-硝基芪、1，4-二氰苯、9，10-二氰蒽、1，2，4，5-四氰苯、3，5-二硝基苯基腈、3，4，9，10-苝基四羧酸二酐、N，N’-双(二-叔-丁基苯基)-3，4，9，10-苝基二羧基酰亚胺、四氯代苯二甲酸酐、四氯代苯二甲腈、四氟代-1，4-苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌、1，10-菲咯啉-5，6-二酮、吩嗪、喹喔啉和2，3，6，7-四氯代喹喔啉。10.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中所述半导体层是至少一种选自下列物质的有机半导体并五苯、并四苯、蒽、萘、α-6-噻吩、α-4-噻吩、苝及其衍生物、红荧烯及其衍生物、蔻及其衍生物、苝基四羧酸二酰亚胺及其衍生物、苝基四羧酸二酐及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚对苯撑乙烯及其衍生物、聚对苯及其衍生物、聚芴及其衍生物、聚噻吩亚乙烯基及其衍生物、噻吩-杂环芳族共聚物及其衍生物、低聚萘及其衍生物、α-...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐旼彻，苏明燮，具在本，杨南喆，
申请(专利权)人：三星移动显示器株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]