一种增强有机场效应晶体管稳定性的方法技术

本发明专利技术属于有机光电器件技术领域，具体公开一种增强有机场效应晶体管稳定性的方法，包括如下步骤：选用柔性或刚性衬底制备栅极导电电极及绝缘介电层；在所述绝缘介电层上构筑源极和漏极；在构筑有源极和漏极的绝缘介电层上构筑有机半导体薄膜，得到有机场效应晶体管；对所述有机场效应晶体管进行微波辐射处理

【技术实现步骤摘要】
一种增强有机场效应晶体管稳定性的方法


[0001]本专利技术属于有机光电器件
，涉及有机场效应晶体管的稳定性，具体包括有机场效应晶体管的形貌稳定性和操作稳定性，特别是一种增强有机场效应晶体管稳定性的方法
。

技术介绍

[0002]有机场效应晶体管具有低成本
、
柔性
、
重量轻
、
随形贴合
、
可大面积制备等优势，在柔性显示
、
射频标签以及可穿戴电子设备等领域具有广阔的应用前景
。
但有机场效应晶体管长期以来一直面临着稳定性相关的问题，与通过共价键结合的无机半导体不同，有机半导体由于弱相互作用，往往在其内部分子中形成密度分布高的无序
、
空位
、
杂质
、
位错和晶界等缺陷，此外，由于衬底与有机半导体薄膜的热膨胀系数的不匹配，导致器件半导体层内部产生应力应变，从而使有机场效应晶体管的半导体层薄膜形貌稳定性较差；且受局域态陷阱的影响，电荷载流子被捕获在禁带中，其显著影响甚至支配材料和器件的电学性能，在施加偏压下器件的电学性能会衰减，进而导致相应有机电子器件的性能下降甚至完全失效，施加的偏压会使有机场效应晶体管的操作稳定性变差，极大限制了有机电子器件的实际应用
。
因此，提高有机场效应晶体管的薄膜形貌稳定性和操作稳定性具有非常重要的意义
。
[0003]有机半导体的聚集态不稳定性
(
形貌变化和晶体相变
)
是有机场效应晶体管中器件失效的最重要驱动因素之一，当前已经有一些提高有机场效应晶体管稳定性的方法，例如分子设计
、
界面工程
、
增加膜厚和封装等方法，但仍有不足，这些方法减缓了聚集态不稳定所带来的形貌变化，但有机场效应晶体管的稳定时间均无法满足实际应用的要求
。
文献中已报道通过有效的封装策略得到了具有高操作稳定性的有机场效应晶体管，但阈值电压仍存在小范围漂移
[Iqbal,H.F.et al.,Nat.Commun.,2021,12,2352.]。
[0004]因此，如何增强有机场效应晶体管的薄膜稳定性及操作稳定性是当下亟需要解决的技术问题
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种增强有机场效应晶体管薄膜稳定性及操作稳定性的方法，该方法通过对制备好的底电极器件进行微波辐射的策略，利用高能微波来稳定有机半导体薄膜的形貌，修复有机半导体内部的缺陷，进而提升有机场效应晶体管的薄膜稳定性及操作稳定性
。
[0006]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的
。
[0007]一种增强有机场效应晶体管稳定性的方法，包括如下步骤：
[0008]选用柔性或刚性衬底制备栅极导电电极及绝缘介电层；
[0009]在所述绝缘介电层上构筑源极和漏极；
[0010]在构筑有源极和漏极的绝缘介电层上构筑有机半导体薄膜，得到有机场效应晶体
管；
[0011]对所述有机场效应晶体管进行微波辐射处理
。
[0012]进一步地，所述选用柔性或刚性衬底制备栅极导电电极及绝缘介电层，具体包括：
[0013]采用二氧化硅及重掺杂硅的硅片，以重掺杂硅为栅极，在二氧化硅上修饰十八烷基三氯硅烷，以二氧化硅及十八烷基三氯硅烷作为介电层
。
[0014]进一步地，所述二氧化硅的厚度为
50
‑
400nm。
[0015]进一步地，所述重掺杂硅的硅片的厚度为
400
‑
600
μ
m。
[0016]进一步地，所述硅片的尺寸为
0.5
‑
10cm
×
0.5
‑
10cm。
[0017]进一步地，在所述绝缘介电层上，以热蒸镀法构筑源极和漏极；所述源极和漏极的厚度在
10nm
‑
100nm
之间，所述源极和漏极的材料包括
Au、Ag、Cu、Pt。
[0018]进一步地，在构筑有源极和漏极的绝缘介电层上，采用热蒸镀法
、
旋涂法
、
提拉法以及滴注法中的一种来构筑有机半导体薄膜，所述有机半导体薄膜为多晶薄膜，厚度在
1nm
‑
1000nm
之间
。
[0019]进一步地，所述有机半导体薄膜为小分子半导体或聚合物半导体，所述小分子半导体包括
C
10
‑
DNTT、C6‑
DPA、DPA、DNTT、C
60
、PTCDI、PTCDA、NTCDA
和
α
‑
六噻吩，所述聚合物半导体包括
P3HT
和
PBTTT
‑
C
14
。
[0020]进一步地，对所述有机场效应晶体管进行微波辐射处理的微波功率为
400
‑
500W
，微波辐射处理时间为4‑
6min。
[0021]进一步地，对所述有机场效应晶体管进行微波辐射处理的微波功率为
462W
，微波辐射处理时间为
5min。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术中的方法通过微波辐射的策略对制备好的底电极器件进行处理，修复器件中半导体内的缺陷，进而提高器件的薄膜稳定性及操作稳定性
。
现有的方法只能减缓有机半导体聚集态结构失稳，而本专利技术中通过微波辐射的策略，能够成功实现提升底电极器件的长期薄膜稳定性及操作稳定性，相对于未微波处理的底电极器件，其薄膜热稳定性和操作稳定性得到了显著提高，具体表现在通过专利技术中的方法获得的有机场效应晶体管器件可以在
230℃
温度下加热稳定
30
分钟，并且其在源漏电压
V
DS
＝
‑
60V
时，
200
次循环器件阈值电压没有发生明显漂移，迁移率没有下降；
V
DS
＝
‑
60V
，
V
GS
＝
‑
60V
时，输出电流
I
DS
在一万秒内几乎没有衰减
。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍
。
[0025]图1为微波辐射的示意图
。
[0026]图2为微波辐射前
C
10
‑
DNTT
的光学显微形貌图，其中：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种增强有机场效应晶体管稳定性的方法，其特征在于，包括如下步骤：选用柔性或刚性衬底制备栅极导电电极及绝缘介电层；在所述绝缘介电层上构筑源极和漏极；在构筑有源极和漏极的绝缘介电层上构筑有机半导体薄膜，得到有机场效应晶体管；对所述有机场效应晶体管进行微波辐射处理
。2.
如权利要求1所述的增强有机场效应晶体管稳定性的方法，其特征在于，所述选用柔性或刚性衬底制备栅极导电电极及绝缘介电层，具体包括：采用二氧化硅及重掺杂硅的硅片，以重掺杂硅为栅极，在二氧化硅上修饰十八烷基三氯硅烷，以二氧化硅及十八烷基三氯硅烷作为介电层
。3.
如权利要求2所述的增强有机场效应晶体管稳定性的方法，其特征在于，所述二氧化硅的厚度为
50
‑
400nm。4.
如权利要求2所述的增强有机场效应晶体管稳定性的方法，其特征在于，所述重掺杂硅的硅片的厚度为
400
‑
600
μ
m。5.
如权利要求2所述的增强有机场效应晶体管稳定性的方法，其特征在于，所述硅片的尺寸为
0.5
‑
10cm
×
0.5
‑
10cm。6.
如权利要求1所述的增强有机场效应晶体管稳定性的方法，其特征在于，在所述栅极导电电极及绝缘介电层上，以热蒸镀法或者机械转移法构筑源极和漏极；所述源极和漏极的厚度在
10nm
‑
100nm
之间，所述源极和漏极的材料包括
Au...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小松，铁凯，付瑶，李立强，胡文平，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：