薄膜晶体管包含一层有机半导体材料，该材料包含四羧酸二酰亚胺萘－基化合物，该化合物在１个或２个亚胺氮上连接有取代或未取代的杂环烷基环体系。这类晶体管还可包含空间上分开的与所述材料接触的第一和第二接触或电极。还公开了制造有机薄膜晶体管器件的方法，优选用升华沉积到衬底上的方法，其中衬底温度不超过２００℃。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用杂环烷基取代(也称作杂脂环取代)的萘-1，4，5，8-二(二羧酰亚 胺)化合物作为η-沟道半导体薄膜内的半导体材料。本专利技术还涉及这类材料在电子器件 用薄膜晶体管内的应用以及制造这类晶体管和器件的方法。专利技术背景 薄膜晶体管(TFT)已作为开关元件广泛用于电子领域，如有源矩阵液晶显示器、 灵便卡和很多其它电子器件及其部件中。薄膜晶体管(TFT)是场效应晶体管(FET)的一个 例子。FET最著名的例子是MOSFET (金属-氧化物-半导体-FET)，即如今高速应用中的常 用开关元件。目前，大多数薄膜器件都用非晶硅为半导体而制成。非晶硅是晶体硅的廉价 替代物。在大范围应用中，这一点对降低晶体管成本尤其重要。但由于非晶硅的最大迁移 率(0. 5 1. Ocm2As)比晶体硅的低数千倍，其应用被限于较低速的器件。虽然在TFT中应用非晶硅比用高度结晶硅便宜，但非晶硅仍有其缺点。在制造 晶体管期间，非晶硅的沉积需要成本较高的工艺，如等离子体增强化学蒸气沉积和高温 (360°C )，才能实现对显示器应用足够的电特性。对于沉积，如此高的加工温度就不允许使 用原本可能适用于柔性显示器之类应用中的某些塑料所制成的衬底。近十年来，有机材料作为TFT半导体沟道用的无机材料，如非晶硅，的潜在替代 品，已受到关注。有机半导体材料加工更简便，尤其那些能溶于有机溶剂，从而能用便宜得 多的方法，如旋涂、浸涂和微接触印刷，大面积涂布的有机半导体材料。此外，有机材料能在 较低温度下沉积，从而为柔性电子器件的衬底材料，包括塑料在内，开辟了更广阔的范围。 因此可以把由有机材料制成的薄膜晶体管看成是显示驱动器、便携式电脑、寻呼机、交易卡 内的存储元件和识别标签等中塑料电路的潜在关键技术，在这些地方，易于制造、力学柔性 和/或中等操作温度是重要考虑因素。已经作过相当大的努力来寻找能用于TFT的新有机半导体材料，以提供电子部件 内的开关和/或逻辑元件，其中有很多需要远高于0. OlcmVvs的高迁移率和大于1000的开 /关电流比(下文称之为“开/关比”)。具有此类性能的TFT能用于电子应用，如显示器的 像素驱动器和识别标签。但是，具有此类理想性能的多数化合物都是“P-型”或“P-沟道”， 这意味着要施加相对于源电压为负的栅电压才能在器件的沟道区内引发正电荷(空穴)。作为ρ-型有机半导体材料的替代品，在TFT中能用N-型有机半导体材料作为 P-型有机半导体材料的替代品，此处，术语“η-型”或“η-沟道”是指要施加相对于源电压 为正的栅电压才能在器件的沟道区内引发负电荷。此外，一类称做互补电路的重要TET电路，除需要ρ-型半导体材料外还需要η-型 半导 本见Dodabalapur ^,“Complementary circuitswith organic transistors (带 有机晶体管的互补电路)”，Appl. Phys. Lett，1996，69，4227。尤其是，互补电路的制造需 要至少一个ρ-沟道TFT和至少一个η-沟道TFT。变极器之类的简单部件已用互补电路结 构实现了。互补电路相对普通TFT电路的优点包括能耗更低、寿命更长和噪音容差更佳。 在这类互补电路中，常期望η-沟道器件的迁移率和开/关比值与P-沟道器件的迁移率和开/关比值类似。使用有机P-型半导体和无机n-型半导体的混合互补电路是已知的，如 Dodabalapur等(Appl. Phys. Lett, 1996，68，2264)所述，但为制造简便起见，在这类电路中 最好是有机n_沟道半导体材料。仅开发了有限数量的有机材料用来做TEF中的半导体n-沟道。一种这样的材料， 即巴克敏斯特富勒烯C6(l，具有0.08cm7Vs的迁移率，但被认为在空气中是不稳定的。见 R. C. Haddon,A. S. Perel,R. C. Morris, T. T. M. Palstra,A. F. Hebard禾口 R. M. Fleming,"C60Thin Film Transistors(C6Q薄膜晶体管)，，Appl. Phys. Let, 1995,67,121。全氟化铜酞菁的迁移率 为0. 03cm7Vs，而且在空气操作中一般是稳定的，但衬底必须被加热到100°C以上才能最大白勺ii 。 H“New Air-Stable n-Channel OrganicThin Film Transistors ( fr 型空气-稳定的n-沟道有机薄膜晶体管)，，Z. Bao, A. J. Lovinger和J. Brown, J. Am. Chem, Soc. 1998，120，207。已经报道过其它n_沟道半导体，包括基于萘骨架的一些，但迁移率较 j oJALLaquindanum^,"n-Channe1 Organic Transistor Materials Based onNaphthalene Frameworks (基于萘骨架的n_沟道有机晶体管材料)”，J. Am. Chem, Soc. 1996，118，11331。 一种这样的萘-基n-沟道半导体材料，即四氰基萘醌二甲烷(TCNNQD)能在空气中操作，但 该材料的开/关比低，而且难以制备和纯化。也已证明，用源极和漏极在半导体顶面上的顶接触构型器件时，基于萘芳族骨 架的芳族四羧酸二酰亚胺，作为n-型半导体，提供最高达0. 16cm2/Vs的n_沟道迁移率。 用底接触器件，即源极和漏极在半导体底下，可获得可比结果，但需在必须是金的电极与 半导体之间涂布巯基垫层。见 Katz 等，“Naphthalenetetracarboxylic Diimide-Based n-Channe1Transistor Semiconductors -Structural Variation and Thiol—Enhanced GoldContacts (萘-四羧酸二酰亚胺基n-沟道晶体管半导体结构变型和硫醇增强的金接 触)，，J. Am. Chem. Soc. 2000122,7787 ;“A Soluble and Air-stableOrganic Semiconductor with High Electron Mobility(具有高电子迁移率的可溶性和空气-稳定的有机半导 体)"Nature 2000 404，478 ;Katz 等，欧洲专利申请 EP 1041653 或 US 6，387，727。已经发 现，在没有硫醇垫层的情况下，Katz等的化合物在底接触器件中的迁移率较低。授予Katz 等的US专利6，387，727B1公开了稠环四羧酸二酰亚胺化合物，其中一个例子是N，N’ - 二 (4-三氟甲基苄基)萘-1，4，5，8-四羧酸二酰亚胺。这类化合物是更易还原的颜料。在授 予Katz等的US专利6，387，727B1中所报告的N，N’ -二辛基萘-1，4，5，8-四羧酸二酰亚 胺的最高迁移率在0. 1至0. 2cm2/Vs之间。用脉冲辐射分解时间分辨微波导电率测量法，已测得含直链烷基侧链的萘_四 羧酸二酰亚胺薄膜中较高的迁移率。见Struijk等，“LiquidCrystalline Peryle本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在薄膜晶体管内包含有机半导体材料薄膜的制品，该半导体材料包含杂环烷基－取代的萘－四羧酸二酰亚胺化合物，在该化合物的１个或２个酰亚胺氮上直接连接有杂环烷基环体系，每个这样的杂环烷基环体系含４～１０个环原子，其中，在每个杂环烷基环体系上，在１个或２个酰亚胺氮上和在萘核上，任选地有一个或多个独立选择的取代基。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D舒克拉，TR韦尔特，WG埃亨，
申请(专利权)人：伊斯曼柯达公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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