本发明专利技术公开了一种在有机半导体薄膜上制备聚合物绝缘薄膜的方法。该方法包括下述步骤：１）在亲水性基片表面制备聚合物薄膜，然后将所述亲水性基片浸入水中，水侵入所述聚合物薄膜与所述亲水性基片之间，使所述聚合物薄膜从所述亲水性基片表面剥落，并自发铺展于水的表面，将所述聚合物薄膜从水的表面转移到框架上，并将支撑着所述聚合物薄膜的框架放入烘箱，使所述聚合物薄膜烘干；２）使有机半导体薄膜表面与所述高分子聚合物薄膜表面相接触，并将它们置于烘箱中，在真度为０．００１ＫＰａ－１ＫＰａ的条件下进行加热，冷却至室温后将薄膜取出，即在有机半导体薄膜表面制备得到高分子聚合物薄膜。采用上述方法可以最大程度上降低顶层绝缘层构建对有机半导体薄膜的负面作用，提高顶栅ＯＦＥＴ的性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机场效应晶体管领域，特别涉及一种采用热贴合方法制备顶栅场效应晶体管栅绝缘层的方法。
技术介绍
自从上世纪80年代有机场效应晶体管(OFET)专利技术以来(Ts咖ura， A. ;Koezuka， H. ;Ando， T. A卯l. Phys. Lett. 1986， 49， 1210)，有机场效应晶体管由于其在低成本、柔性的 有源矩阵显示、射频商标、电子纸、传感器等诸多方面有广阔的应用前景受到了广泛关注并 取得了很大进展。基于多种有机半导体材料的0FET器件性能已经超过lcm7v. s(Gimdlach， D.J. ;Royer， J. E. ;Park， S. K. ;Subramanian， S. ;Jurchescu， 0. D. ;Hamadani， B. H.; Moad， A. J. ;Kline， R. J. ;Teague， L. C. ;Kirillov， 0. ;Richter， C. A. ;Kushmerick， J. G.; Richter， L J. ;Parkin， S. R. ;Jackson， T. N. ;Anthony， J. E. Nat. Mater. 2008， 7， 216.)，这 些性能已经达到或超过了无定形硅水平，使得OFET走向了可实用的新阶段。 不同于一般的无机场效应晶体管，典型的OFET为底栅结构。尽管人们普遍认为底 栅结构OFET具有高的器件性能，但它仍然存在很多缺点，例如由于有机半导体抗溶剂能 力差，而传统的光刻技术需要接触多种有机溶剂，因此很难用普通光刻工艺来实现OFET的 高精度制备；另外，有机半导体的稳定性较差，需要器件的后续封装，这就增加了器件制备 工艺的复杂性。相对底栅结构，顶栅结构OFET有以下优点1、可以直接在衬底上用光刻方 法构筑源漏电极，避免光刻过程中溶剂和其它作用对半导体层或绝缘层的影响，与传统的 光刻工艺相兼容，有利于器件高精度制备；2、器件的绝缘层和栅极可以对器件起到自封装 作用，无需外加封装，简化制备工艺，降低成本；3、绝缘层和栅极的自封装保护使得器件具 有良好的稳定性，是有机发光场效应晶体管和n型有机场效应晶体管的理想结构；尽管顶 栅结构OFET有很多优点，但是其存在着性能较低和对绝缘层材料要求较高的缺点，所以发 展相对落后。近年来，随着OFET的进一步发展，顶栅结构0FET开始得到广泛关注。以美国西 北大学、Polyera公司、英国剑桥大学等为代表的著名的大学、公司取得了一系列成果((a) Noh， Y. Y. ;Sirringhaus， H.Organic electronics 2009，10，174 ; (b)Yan， H. ;Chen， Z.; Zheng， Y. ;Newman， C. ;Qui皿，J. R. ;Dotz， F. ;Kastler， M. ;Facchetti， A. Nature 2009， 457,679)，这些成果向世人展示了顶栅结构0FET的光明前景。 绝缘层的制备是构筑顶栅0FET的关键，它直接决定了器件性能。目前，人们普遍 利用旋涂方法在有机半导体层上制备绝缘层，这就不可避免的在有机层中引入溶剂，而溶 剂对有机半导体层的侵蚀一般会破坏薄膜层的聚集态结构从而引起性能的降低。因此，降 低绝缘层制备过程中溶剂的影响对顶栅0FET的构筑方法尤为重要。目前，高性能的顶栅结 构0FET均是通过正交溶剂的选择来降低溶剂的影响。尽管这种方法很大程度上降低了溶 剂的负面作用，但它并没有完全消除其影响，此外，这种方法对半导体材料和聚合物绝缘材 料有较高的要求。因此，开发新型具有普适性的可以消除溶剂影响的器件构筑方法可以最大程度上提高顶栅0FET的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在有机半导体薄膜上制备聚合物绝缘层的方法，该方法 可以在不破坏有机半导体薄膜表面结构的前提下，在有机半导体薄膜表面制备一层均匀连 续的高分子绝缘层。 为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下 —种在有机半导体薄膜上制备聚合物绝缘薄膜的方法，包括下述步骤 1)在亲水性基片表面制备聚合物薄膜，然后将所述亲水性基片浸入水中，水侵入所述聚合物薄膜与所述亲水性基片之间，使所述聚合物薄膜从所述亲水性基片表面剥落，并自发铺展于水的表面，将所述聚合物薄膜从水的表面转移到框架上，并将支撑着所述聚合物薄膜的框架放入烘箱，使所述聚合物薄膜烘干； 2)使有机半导体薄膜表面与所述聚合物薄膜表面相接触，并将它们置于烘箱中， 在真空度为0. OOlKpa-lKpa的条件下进行加热，冷却至室温后将薄膜取出，即在有机半导 体薄膜表面制备得到聚合物薄膜。 步骤2)中所述加热的温度为140-20(TC，加热的时间为20-60分钟。 所述聚合物薄膜可由聚丙烯腈或聚氨酯制成；所述有机半导体薄膜可由有机小分子或高分子制成，优选由下述物质中的一种制成并五苯、聚3_己基噻吩和并三噻吩-茈二酰亚胺共聚物。 所述聚合物薄膜的厚度可为50-5000纳米。 所述亲水性基片可为玻璃、二氧化硅或陶瓷；在亲水性基片表面制备聚合物薄膜 的方法为旋涂法、刮膜法或甩膜法。 为了改进半导体薄膜与聚合物薄膜的接触条件，还可以在亲水性基片浸入水中前，在聚合物薄膜上制备至少一层缓冲层。所述缓冲层可由表面载流子缺陷较少的聚合物(如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯)制成，该缓冲层的厚度可为10-200nm。 本专利技术所提供的在有机半导体薄膜上制备聚合物绝缘层的方法可用于制备顶栅结构有机场效应晶体管。 本专利技术的再一个目的是提供一种制备顶栅结构的有机场效应晶体管的方法。 该顶栅结构的有机场效应晶体管，为底电极结构，依次由衬底、源漏电极、有机半 导体层、绝缘栅和栅电极组成。 所述衬底可由下述材料中的任意一种制成玻璃、陶瓷、聚合物和硅片。所述源漏电极可由金、银或其他经过修饰的金属、金属氧化物(如经过正己基硫醇修饰的金电极，或者是氧化铟锡导电玻璃(ITO))或导电高分子(如PED0T/PSS)构成。将漏源电极沉积在衬底上采用的方法可以是蒸镀、溅射、打印、印章及其它图案化技术。 所述有机半导体是具有场效应性能的有机材料，包括有机小分子材料(如并五苯)、高分子聚合物材料(如？3^(聚3_己基噻吩))或它们混合物，成膜方式可以是旋涂、真空蒸镀、拉提、甩膜、滴膜或印刷等技术。 所述有机场效应晶体管中的栅绝缘层可由一层、两层或两层以上的高分子层构 成，具有良好的介电能力。 所述栅电极可由具有低电阻的材料构成，包括金、银、铝、铜等各种金属及合金材 料以及金属氧化物(如氧化铟锡)导电材料或导电高分子材料，沉积方法可以是真空热蒸 镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积、喷墨打印、印章软接触印刷等各种沉积方法。 所述有机场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤 第一步半导体薄膜的制备 在带有源漏电极的衬底上制作一层10-100纳米的有机半导体薄膜。 第二步高分子绝缘层自支持膜的制备 在亲水性基片如二氧化硅、陶瓷或玻璃表面制备一层高分子薄膜，厚度在50-5000 纳米。为了改进半导体与绝缘层的接触条件，也可以在这层高分子薄膜上再利用旋涂法加 工一层缓冲层，厚度在10-200纳米。将基片放本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在有机半导体薄膜上制备聚合物绝缘薄膜的方法，包括下述步骤：１）在亲水性基片表面制备聚合物薄膜，然后将所述亲水性基片浸入水中，水侵入所述聚合物薄膜与所述亲水性基片之间，使所述聚合物薄膜从所述亲水性基片表面剥落，并自发铺展于水的表面，将所述聚合物薄膜从水的表面转移到框架上，并将支撑着所述聚合物薄膜的框架放入烘箱，使所述聚合物薄膜烘干；２）使有机半导体薄膜表面与所述聚合物薄膜表面相接触，并将它们置于烘箱中，在真空度为０．００１Ｋｐａ－１Ｋｐａ的条件下进行加热，冷却至室温后将薄膜取出，即在有机半导体薄膜表面制备得到聚合物绝缘薄膜。
【技术特征摘要】
一种在有机半导体薄膜上制备聚合物绝缘薄膜的方法，包括下述步骤1)在亲水性基片表面制备聚合物薄膜，然后将所述亲水性基片浸入水中，水侵入所述聚合物薄膜与所述亲水性基片之间，使所述聚合物薄膜从所述亲水性基片表面剥落，并自发铺展于水的表面，将所述聚合物薄膜从水的表面转移到框架上，并将支撑着所述聚合物薄膜的框架放入烘箱，使所述聚合物薄膜烘干；2)使有机半导体薄膜表面与所述聚合物薄膜表面相接触，并将它们置于烘箱中，在真空度为0.001Kpa-1Kpa的条件下进行加热，冷却至室温后将薄膜取出，即在有机半导体薄膜表面制备得到聚合物绝缘薄膜。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述聚合物薄膜由聚丙烯腈或聚氨酯制成。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述有机半导体薄膜由有机小分子或高分子制成，优选由下述物质中的一种制成并五苯、聚3_己基噻吩和并三噻吩-茈二酰 亚胺共聚物。4. 根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于所述聚合物薄膜的厚度为50-5000纳米。5. 根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘云圻，张磊，狄重安，郭云龙，孙向南，温雨耕，于贵，朱道本，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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