一种热电子晶体管的制备方法及用其制备的热电子晶体管、应用及应用的方法技术

本发明专利技术公开一种热电子晶体管的制备方法及用其制备的热电子晶体管、应用及应用的方法，涉及有机电子学技术领域。该热电子晶体管主要由发射电极、金属氧化物绝缘层、基电极、有机半导体以及收集电极等五部分组成。其中，发射电极、金属氧化物绝缘层以及基电极所组成的隧道结是一种有效的载流子能量调节器。有益效果：本发明专利技术提供了一种新型的热电子晶体管，通过器件结构的设计、每一层材料的选择、制备工艺的优化，提高了热电子晶体管的载流子能量分辨率，通过测试获得的I

【技术实现步骤摘要】
一种热电子晶体管的制备方法及用其制备的热电子晶体管、应用及应用的方法


[0001]本专利技术涉及有机电子学
，涉及一种热电子晶体管的制备方法及用其制备的热电子晶体管、应用及应用的方法。

技术介绍

[0002]近二十年来，有机发光二极管、有机场效应晶体管以及有机光伏电池等有机电子器件的发展极大地丰富了有机电子学的研究，同时也必将为我们的生活带来诸多的便利。其中，器件性能的优化一直是有机电子学研究的核心内容，而金属的费米能级与有机半导体的分子能级(主要指其HOMO能级和LUMO能级)形成的势垒控制了电荷在器件中的输运过程，最终决定了有机电子器件的性能。
[0003]因此，如何准确的监控有机电子器件中载流子的输运过程、精准地提取器件中金属与有机半导体形成的势垒具有十分重要的意义。
[0004]公布号为CN114242892A的中国专利申请文献，公开了一种有机热电子晶体管及其制备方法、LUMO能级检测方法，公开了有机热电子晶体管包括发射极、基极及收集极；其中在所述发射极与基极之间设有绝缘层，在所述基极与收集极之间设有有机半导体层，但没有公开如何准确的监控有机电子器件中载流子的输运过程、精准地提取器件中金属与有机半导体形成的势垒。
[0005]目前，上述问题主要通过循环伏安法、紫外光电子能谱、反光电子能谱进行研究，然而这些方法具有设备十分昂贵、需要专门的测试人员进行操作、能量分辨率较低等缺点，导致其无法满足当下有机电子器件的研究。
[0006]因此，寻求一种操作简便、精确度较高以及适用性广泛的技术手段对有机电子器件进行研究十分必要。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题在于如何解决现有的晶体管能量分辨率低，难以准确监控晶体管中载流子的运输过程，难以精准地提取器件中金属与有机半导体形成的势垒的问题。
[0008]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0009]一种热电子晶体管的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)对玻璃片进行清洗，获得洁净的玻璃片基底；
[0011](2)在步骤(1)制得的玻璃片基底上采用磁控溅射，获得一层20nm的发射电极Al；
[0012](3)将步骤(2)制得的发射电极Al在60W的功率下氧化3min，获得氧化物绝缘层Al2O3薄膜；
[0013](4)采用磁控溅射，在步骤(3)制得的Al2O3薄膜上方沉积一层18nm的基电极Mg，制得Al/Al2O3/Mg隧道结；
[0014](5)在步骤(4)中基电极Mg上方磁控溅射一层有机半导体薄膜；
[0015](6)在步骤(5)制得的有机半导体薄膜上方，磁控溅射一层12nm的收集电极Al，制得热电子晶体管。
[0016]有益效果：本专利技术提供了一种新型的热电子晶体管，通过器件结构的设计、每一层材料的选择、制备工艺的优化，提高了热电子晶体管的载流子能量分辨率。
[0017]优选的，所述步骤(1)中清洗具体为依次用洗洁精、纯净水、乙醇、丙酮、异丙醇对玻璃片进行清洗。
[0018]有益效果：为器件的制备提供洁净的基底。
[0019]优选的，所述步骤(5)中有机半导体薄膜的厚度在100nm以上。
[0020]有益效果：防止顶电极穿透。
[0021]优选的，所述有机半导体为C60、PBDB
‑
T
‑
2Cl或J71。
[0022]PBDB
‑
T
‑
2Cl的英文全称为：
[0023]Poly[(2,6
‑
(4,8
‑
bis(5
‑
(2
‑
ethylhexyl
‑3‑
chloro)thiophen
‑2‑
yl)
‑
benzo[1,2
‑
b:4,5
‑
b
’
]dithiophene))
‑
alt
‑
(5,5
‑
(1
’
,3
‑
di
‑2‑
thienyl
‑5’
,7
‑
bis(2
‑
ethylhexyl)benzo[1
’
,2
’‑
c:4
’
,5
’‑
c
’
]dithiophene
‑
4,8
‑
dione)]；
[0024]J71的英文全称为：
[0025]poly[2,6
‑
(4,8
‑
bis(5
‑
(tripropylsilyl)thiophen
‑2‑
yl)benzo[1,2
‑
b:4,5
‑
b0]dithiophene
‑
alt
‑
4,7
‑
Bis(5
‑
thiophen
‑2‑
yl)
‑2‑
(2
‑
hexyldecyl)
‑
5,6
‑
difluoro
‑
2H
‑
benzo[d]‑
[1,2,3]triazole]。
[0026]本专利技术还提供一种采用上述方法制备的热电子晶体管。
[0027]本专利技术还提供一种采用上述方法制备的热电子晶体管在监控晶体管中载流子的输运过程中的应用。
[0028]本专利技术还提供一种上述应用的方法，包括以下步骤：
[0029]1)在热电子晶体管中的Al/Al2O3/Ni隧道结上施加扫描电压V
EB
，在不同温度下测量Al/Al2O3/Ni隧道结上产生的电流I
EB
，获得不同温度下的电流
‑
电压曲线I
EB
‑
V
EB
；根据I
EB
‑
V
EB
曲线分析获得的Al/Al2O3/Ni隧道结的质量；
[0030]2)在热电子晶体管中Al/Al2O3/Mg隧道结上施加负扫描电压V
EB
，在室温下测量隧道结上产生的电流I
E
，获得电流
‑
电压曲线I
E
‑
V
EB
；将电流
‑
电压曲线I
E
‑
V
EB
进行一阶微分求导，获得对应的dI
E
/dV
EB
‑
V
EB
一阶微分曲线；
[0031]3)从步骤2)中的dI
E
/dV本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热电子晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对玻璃片进行清洗，获得洁净的玻璃片基底；(2)在步骤(1)制得的玻璃片基底上采用磁控溅射，获得一层20nm的发射电极Al；(3)将步骤(2)制得的发射电极Al在60W的功率下氧化3min，获得氧化物绝缘层Al2O3薄膜；(4)采用磁控溅射，在步骤(3)制得的Al2O3薄膜上方沉积一层18nm的基电极Mg，制得Al/Al2O3/Mg隧道结；(5)在步骤(4)中基电极Mg上方磁控溅射一层有机半导体薄膜；(6)在步骤(5)制得的有机半导体薄膜上方，磁控溅射一层12nm的收集电极Al，制得热电子晶体管。2.根据权利要求1所述的热电子晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中清洗具体为依次用洗洁精、纯净水、乙醇、丙酮、异丙醇对玻璃片进行清洗。3.根据权利要求1所述的热电子晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中有机半导体薄膜的厚度在100nm以上。4.根据权利要求1所述的热电子晶体管的制备方法，其特征在于，所述有机半导体为C60、PBDB
‑
T
‑
2Cl或J71。5.一种采用权利要求1
‑
4任一项方法制备的热电子晶体管。6.一种采用权利要求1
‑
4任一项方法制备的热电子晶体管在监控晶体管中载流子的输运过程中的应用。7.根据权利要求6所述的应用的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在热电子晶体管中的Al/Al2O3/Ni隧道结上施加扫描电压V
EB
，在不同温度下测量Al/Al2O3/Ni隧道结上产生的电流I
EB
，获得不同温度下的电流
‑
电压曲线I
EB
‑
V
EB
；根据I
EB
‑
V
EB
曲线分析获得的Al/Al2O3/Ni隧道结的质量；2)在热电子晶体管中Al/Al2O3/Mg隧道结上施加负扫描电压V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周学华，白国梁，王春花，何文祥，耿同谋，汪谢，武琳，
申请(专利权)人：安庆师范大学，
类型：发明
国别省市：