【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体掺杂，具体涉及一种有机半导体的离子注入掺杂方法及器件。
技术介绍
1、掺杂通过引入特定的组分改变主体材料的电子结构和电学性质，是当今半导体电子的关键技术之一。其中，具有高空间分辨率的半导体掺杂决定了元器件的集成度，在构建高密度和高性能逻辑电路中具有重要意义((1)a.perevedentsev,m.campoy-quiles,nat.commun.2020,11,3610.(2)t.s.a.b.douhard,c.fleischmann,nat.electron.2020,3,524.(3)i.e.jacobs,j.li,s.l.burg,d.j.bilsky,b.t.rotondo,m.p.augustine,p.stroeve,a.j.moule′,acs nano 2015,9,2.)。
2、电化学离子注入掺杂可通过电化学氧化还原的方式调控共轭分子的电子结构和导电能力，具有掺杂效率高和可控性高等优点，在聚合物半导体电子领域得到广泛研究((1)m.kawasaki,y.iwasa,nature 2012,489,510.(2)j.rivnay,s.inal,a.salleo,r.owens,m.berggren&g.g.malliaras,nat.rev.mater.2018,3,17086.(3)m.berggren1,g.g.malliaras,science 2019,364,2.)。
3、然而，由于电极尺寸和边缘电场效应的限制，该掺杂方法的空间分辨率较低,即掺杂点位
技术实现思路
1、为改善现有技术的不足，本专利技术旨在提出一种电化学离子注入掺杂方法，以实现高分辨率和可控分辨率的有机半导体掺杂调控，并利用该有机半导体层形成有机半导体电子器件。所述方法包括利用电解质绝缘层抑制边缘电场效应，所述抑制的边缘电场效应可有效阻止离子的横向传输，结合纳米探针或纳米探针阵列作为对电极，利用所述纳米探针对电极在注入掺杂过程中产生的电极尺寸限制效应，实现可控高分辨率和阵列化掺杂。所述电解质绝缘层和纳米探针对电极共同促进电解质绝缘层内的局域化电场分布，进而实现可控分辨率的电化学离子注入掺杂。
2、在下文中将给出关于本公开内容的简要概述，以便提供关于本公开内容某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开内容的穷举性概述。它并不是意图确定本公开内容的关键或重要部分，也不是意图限定本公开内容的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
3、本公开内容的一方面，提供一种离子注入掺杂方法，所述方法包括如下步骤：
4、s1：提供衬底；
5、s2：在所述衬底上形成第二对电极；
6、s3：在所述衬底上形成有机半导体层；
7、s4：在所述有机半导体层上形成电解质绝缘层，所述电解质绝缘层包括绝缘聚合物和离子盐的混合物；
8、s5：提供第一对电极，在所述第一对电极和所述第二对电极之间施加电压，所述第一对电极包括纳米探针，所述纳米探针尖端半径为1-1000nm；
9、s6：去除所述电解质绝缘层。
10、本公开内容的另一方面，提供一种离子注入掺杂方法，所述方法包括如下步骤：
11、s1：提供导电衬底；
12、s2：在所述导电衬底上形成有机半导体层；
13、s3：在所述有机半导体层上形成电解质绝缘层，所述电解质绝缘层包括绝缘聚合物和离子盐的混合物；
14、s4：提供第一对电极，在所述第一对电极和所述导电衬底之间施加电压，所述第一对电极包括纳米探针，所述纳米探针尖端半径为1-1000nm；
15、s5：去除所述电解质绝缘层。
16、进一步的，其中，步骤s1中，所述衬底选自绝缘无机衬底或绝缘聚合物薄膜衬底。
17、进一步的，其中，步骤s2中，所述第二对电极采用蒸镀、喷涂、磁控溅射、转移、喷墨打印、或离子增强的化学气相沉积方法形成；
18、所述第二对电极包括金属、合金、金属氧化物、重掺杂的半导体、或者导电聚合物中的一种或几种；
19、所述金属包括铜、银、镍、金、钨、钼、铝、铂、钛、锗、或铬中的一种或几种；
20、所述合金包括镁银合金、铂金合金、锡箔合金、铝箔合金、锰镍铜合金、镍钛铝合金、镍铬铁合金、镍锰铁合金、镍铁合金或镍锌合金中的一种或几种；
21、所述金属氧化物包括氧化铟锡、氧化锌、氧化铟、二氧化锰或二氧化铅中的一种或几种；
22、所述导电聚合物包括聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩中的一种或几种。
23、进一步的，其中，所述有机半导体层采用旋涂、喷涂、转移、真空热蒸镀、lb膜、剪切拉膜、或喷墨打印的方法形成。
24、进一步的，其中，所述有机半导体层选自具有共轭结构的小分子材料和聚合物材料中的至少一种；
25、所述具有共轭结构的小分子材料和聚合物材料为含有单双键交替分子单元组成的化合物；
26、所述化合物包括含苯环、噻吩环、乙烯基或吡咯单元的材料及其衍生物中的一种或几种。
27、进一步的，其中，所述绝缘聚合物通过旋涂、喷涂、转移、剪切拉膜、或喷墨打印的方法涂覆在所述有机半导体层上；
28、所述绝缘聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯醇、透明氟树脂、聚苯乙烯、聚乙烯基苯酚、聚环氧乙烷、聚偏二氟乙烯及其衍生物中的一种或几种；
29、所述离子盐选自液态离子化合物或固态离子化合物中的任意一种。
30、进一步的，其中，所述纳米探针为硅针尖上镀有金属镀层的导电探针。
31、进一步的，其中，所述纳米探针组成纳米探针阵列；
32、所述纳米探针阵列选自金属探针、金属合金探针、或表面镀有金属或金属合金的绝缘探针。
33、进一步的，其中，步骤s1中，所述导电衬底选自金属基板或者重掺杂的半导体衬底。
34、本公开内容的再一方面，提供一种有机晶体管，包括：
35、衬底、栅极、栅绝缘层、源极和漏极；
36、有机半导体层，所述有机半导体层形成在所述源极、漏极和所述栅绝缘层之间，形成所述有机晶体管的沟道，所述有机半导体层中包括掺杂点位，所述掺杂点位的密度为1-106点位/mm2，所述掺杂点位的分辨率为1nm-100000nm。
37、本公开内容的又一方面，提供一种有机二极管，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种离子注入掺杂方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.一种离子注入掺杂方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤S1中，所述衬底选自绝缘无机衬底或绝缘聚合物薄膜衬底。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S2中，所述第二对电极采用蒸镀、喷涂、磁控溅射、转移、喷墨打印、或离子增强的化学气相沉积方法形成；
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述有机半导体层采用旋涂、喷涂、转移、真空热蒸镀、LB膜、剪切拉膜、或喷墨打印的方法形成。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述有机半导体层选自具有共轭结构的小分子材料和聚合物材料中的至少一种；
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述绝缘聚合物通过旋涂、喷涂、转移、剪切拉膜、或喷墨打印的方法涂覆在所述有机半导体层上；
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述纳米探针为硅针尖上镀有金属镀层的导电探针。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述纳米探针组成纳米探针阵列；<...
【技术特征摘要】
1.一种离子注入掺杂方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.一种离子注入掺杂方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤s1中，所述衬底选自绝缘无机衬底或绝缘聚合物薄膜衬底。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s2中，所述第二对电极采用蒸镀、喷涂、磁控溅射、转移、喷墨打印、或离子增强的化学气相沉积方法形成；
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述有机半导体层采用旋涂、喷涂、转移、真空热蒸镀、lb膜、剪切拉膜、或喷墨打印的方法形成。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述有机半导体层选自具有共轭结构的小分子材料和聚合物材料中的至少一种；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：项兰义，张凤娇，刘力瑶，狄重安，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：
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