基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管，包括栅极，所述栅极上设置有绝缘层，所述绝缘层上设置有有源层，所述有源层上分别设置有源极和漏极；其特征在于，在所述源极与有源层之间设置有第一修饰层，所述第一修饰层用于在源极和有源层之间形成隧穿效应；在所述漏极与有源层之间设置有第二修饰层，所述第二修饰层用于在漏极和有源层之间形成隧穿效应。本实施例基于量子力学的隧穿效应，通过在有源层和源极、漏极之间增加了一层修饰层使有源层和源极、漏极之间产生隧穿效应，从而增大了有机场效应晶体管的输出电流，使有机场效应晶体管的驱动能力得到较大提高。使有机场效应晶体管的驱动能力得到较大提高。使有机场效应晶体管的驱动能力得到较大提高。

【技术实现步骤摘要】
基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管及其制备方法


[0001]本专利技术属于有机场效应晶体管
，涉及一种基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机场效应晶体管(Organic field
‑
effect transistor,OFET)是一种利用有机半导体组成信道的场效应晶体管。目前在OFET的制作过程中，使用最为广泛的p型有机半导体材料往往需要与作为电极的金(Au)、铂(Pt)等高功函数金属进行匹配，以降低接触电阻，从而获得较大的输出电流。
[0003]现有技术中，CN107845728A提供了一种具有输出大电流的OFET管及其制备方法，公开了OFET的结构包括栅极、绝缘层、有源层、源极和漏极，有源层包括酞菁铜，在酞菁铜中至少夹有两层氧化钼；还公开了OFET的制备方法包括以下步骤：1、ITO基片的预处理；2、在基片上旋涂绝缘层；3、蒸镀多夹层复合有源层；4、源漏电极的制备。通过上述技术方案制备的OFET输出电流明显增大，提高了OFET管的驱动能力。但根据其说明书的记载，OFET的测试结果为当漏电压为50V时其最大饱和电流为
‑
2.92μA，并不能满足更大电流需求的应用场景。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管及其制备方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管，包括栅极，所述栅极上设置有绝缘层，所述绝缘层上设置有有源层，所述有源层上分别设置有源极和漏极；在所述源极与有源层之间设置有第一修饰层，所述第一修饰层用于在源极和有源层之间形成隧穿效应；在所述漏极与有源层之间设置有第二修饰层，所述第二修饰层用于在漏极和有源层之间形成隧穿效应。
[0007]进一步的，所述有源层的材料为六噻吩薄膜，所述第一修饰层和第二修饰层的材料均为DNTPD薄膜。
[0008]进一步的，所述源极和漏极的材料均为功函数介于
‑
4.6eV～
‑
4.5eV的金属。
[0009]进一步的，所述源极和漏极的材料均为铜。
[0010]进一步的，所述第一修饰层和第二修饰层的厚度为1nm～2nm。
[0011]进一步的，所述栅极的材料为硅，所述绝缘层的材料为二氧化硅。
[0012]一种基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1、取一基片，所述基片具有半导体材料层和绝缘层；
[0014]S2、对基片进行清洗，然后通过加热进行干燥；
[0015]S3、在基片的绝缘层上沉积有源层；
[0016]S4、在有源层上分别沉积两个修饰层；
[0017]S5、在两个所述修饰层上分别沉积金属层。
[0018]进一步的，所述有源层的材料为六噻吩薄膜；所述修饰层的材料为DNTPD薄膜；所述金属层的材料均为功函数介于
‑
4.6eV～
‑
4.5eV的金属。
[0019]进一步的，所述基片的厚度为250nm～350nm，所述六噻吩薄膜的厚度为20nm～30nm，所述金属层的厚度为120nm～180nm。
[0020]进一步的，在所述S2步骤中，采用超声波清洗方式对基片进行清洗；在所述S3步骤、S4步骤和S5步骤中，所述沉积的方式为真空蒸镀。
[0021]本专利技术中，有机场效应晶体管的结构中应用了量子力学的隧穿效应，在有源层和源极、漏极之间增加了一层修饰层，通过修饰层使有源层和源极、漏极之间产生隧穿效应，从而增大有机场效应晶体管的输出电流，驱动能力得到较大提高，相较于现有技术提升幅度达33％。另外，通过对有源层材料的选择，可以使用铜作为源极和漏极的材料，从而可大幅度降低生产制造的成本。
附图说明
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0023]图1为本专利技术基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管的一个优选实施例的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管的制备方法的一个优选实施例的流程图。
[0025]图3为当DNTPD薄膜厚度为2nm时漏电流的输出特性曲线图。
[0026]图4为本专利技术基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管的制备方法的一个优选实施例的流程图。
[0027]图5为对基片进行超声波清洗的流程图。
[0028]图6为S3步骤、S4步骤和S5步骤中真空蒸镀工艺的流程图。
[0029]图中：1.栅极，2.绝缘层，3.有源层，4.第一修饰层，5.第二修饰层，6.源极，7.漏极。
具体实施方式
[0030]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0031]本专利技术公开了一种基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管，如图1所示，本专利技术基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管的一个优选实施例包括栅极1，所述栅极1选用半导体材料，如：硅(Si)、锗(Ge)，优选为重掺杂的n型硅片；所述栅极1上设置有绝缘层2，所述绝缘层2选用绝缘材料，如：硅、锗的化合物，优选为二氧化硅(SiO2)；例如：可采用Si/SiO2基片的Si层作为栅极1，SiO2层作为绝缘层2。所述绝缘层2上设置有有源层3，所述有源层3的材料优选为六噻吩(α
‑
6T)薄膜；所述有源层3上分别设置有第一修饰层4和第二修饰层5，所
述第一修饰层4和第二修饰层5优选为对称设置，所述第一修饰层4和第二修饰层5的材料优选为DNTPD薄膜，DNTPD即4
′‑
双(N
‑
{4
‑
[N
‑
(3
‑
甲基苯基)
‑
N
‑
苯基氨基]苯基}
‑
N
‑
苯基氨基)联苯之缩写。所述第一修饰层4和第二修饰层5的厚度为1nm～2nm，优选为2nm。
[0032]如图2所示，在所述第一修饰层4和第二修饰层5之间形成有沟道，所述沟道的沟道宽度(W)为2mm～10mm，优选为5mm，沟道长度(L)为20μm～100μm，优选为50μm。所述第一修饰层4上设置有源极6，所述第二修饰层5上设置有漏极7；所述第一修饰层4用于在源极6和有源层3之间形成隧穿效应，所述第二修饰层5用于在漏极7和有源层3之间形成隧穿效应。所述源极6和漏极7的材料均为功函数介于
‑
4.6eV～
‑
4.5eV的金属，优选为铜(Cu)，源极6和漏极7的厚度为120nm～180nm，优选为150nm。有源层3和源极6、漏极7的材料选择原因如下：六噻吩是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管，包括栅极，所述栅极上设置有绝缘层，所述绝缘层上设置有有源层，所述有源层上分别设置有源极和漏极；其特征在于，在所述源极与有源层之间设置有第一修饰层，所述第一修饰层用于在源极和有源层之间形成隧穿效应；在所述漏极与有源层之间设置有第二修饰层，所述第二修饰层用于在漏极和有源层之间形成隧穿效应。2.根据权利要求1所述的基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管，其特征在于，所述有源层的材料为六噻吩薄膜，所述第一修饰层和第二修饰层的材料均为DNTPD薄膜。3.根据权利要求2所述的基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管，其特征在于，所述源极和漏极的材料均为功函数介于
‑
4.6eV～
‑
4.5eV的金属。4.根据权利要求3所述的基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管，其特征在于，所述源极和漏极的材料均为铜。5.根据权利要求2所述的基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管，其特征在于，所述第一修饰层和第二修饰层的厚度为1nm～2nm。6.根据权利要求1～5任一项所述的基于隧穿效应的大电流有机场效应晶体管，其特征在于，所述栅极的...

【专利技术属性】
技术研发人员：余航，罗俊，邢宗锋，吴兆希，谭骁洪，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：