本发明专利技术涉及一种双栅极场效应晶体管（１），包括第一和第二电介质层（６，７）、第一和第二栅电极（９，１１）以及由至少一个源电极（３）、至少一个漏电极（４）和至少一个有机半导体（５）构成的组件（２），其中所述源电极（３）和所述漏电极（４）与所述半导体（５）接触，所述组件（２）位于所述第一电介质层（６）和所述第二电介质层（７）之间，所述第一电介质层（６）位于所述第一栅电极（９）和所述组件（２）的第一侧（８）之间，并且所述第二电介质层（７）位于所述第二栅电极（１１）和所述组件（２）的第二侧（１０）之间，其中所述有机半导体（５）为有机双极性传导半导体（１２），其在所述组件（２）的第一侧（８）实现至少一个电子注入区域（１８）并在所述组件（２）的第二侧（１９）实现至少一个空穴注入区域（１８）。本发明专利技术还包括具有至少一个场效应晶体管的对应的光发射装置、对应的传感器系统和对应的存储装置以及生产对应的双栅极场效应晶体管的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种双栅极场效应晶体管，包括第一和第二电介质层、第一和第二栅电极以及由至少一个源电极、至少一个漏电极和至少一个有机半导体构成的组件，其中源电极和漏电极与半导体接触，组件位于第一电介质层和第二电介质层之间，第一电介质层位于第一栅电极和组件第一侧之间，第二电介质层位于第二栅电极和组件第二侧之间。
技术介绍
文献US 2004/0029310A1公开了一种有机场效应晶体管(OFET)，包括上下绝缘体层、两个栅电极以及由源电极、漏电极和有机半导体构成的组件，其中源电极和漏电极与半导体接触。所述组件位于所述上下绝缘层之间，所述上绝缘层位于第一栅电极和组件之间， 第二电介质层位于第二栅电极和组件之间。有机场效应晶体管在源电极和漏电极之间实现了多个独立的电流沟道，电流沟道的长度小于一微米(< 1 μ m)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双栅极场效应晶体管，其特征在于通过调节施加到第一栅电极和/或第二栅电极的偏压可调节特性曲线。为了实现这个目的，所述有机半导体为有机双极性传导半导体，其在所述组件的第一侧实现至少一个电子注入区域并在第二侧实现至少一个空穴注入区域。这种场效应晶体管为有机双极性传导半导体之内的相反电荷极性的载荷子(电子和空穴)实现两个载荷子沟道，用于双极性电输运。沟道，即电子输运沟道(η沟道)和空穴输运沟道(ρ沟道)从源电极延伸到漏电极。载荷子沟道优选是横向分层的载荷子沟道。在组件的第一侧和第二侧之间形成ρη结。双栅极场效应晶体管适于产生垂直于载荷子沟道的额外电流分量，所述电流分量取决于施加到栅电极的电压。由于相反电荷极性的载荷子(再次)结合，产生该电流分量。可以通过栅电极中的至少一个的偏压控制额外电流分量的幅度。该场效应晶体管适于在不同应用中使用，例如传感器系统、存储装置和光发射装置。有机双极性传导半导体优选是具有棒状液晶结构的有机双极性传导半导体。棒状液晶由细长，基本棒形的有机分子构成。栅电极优选包括体材料和/或电极层的电极板。根据本专利技术的优选实施例，有机双极性传导半导体是有机双极性传导半导体膜。此外，根据本专利技术的优选实施例，有机双极性传导半导体膜包括适于实现电子沟道的第一分层区域以及用于实现空穴沟道的第二分层区域。根据本专利技术的另一优选实施例，有机双极性传导半导体膜包括适于实现电子沟道的第一层和用于实现空穴沟道的第二层。包括第一层和第二层的有机双极性传导半导体膜为有机双极性传导半导体双层。有机双极性传导半导体膜的总厚度优选小于20nm，更优选小于lOnm。半导体膜的厚度与电子注入区域和/或空穴注入区域的厚度在相同范围中。此外，根据本专利技术的更优选实施例，有机双极性传导半导体膜被形成为有机半导体单层或包括有机半导体单层。有机半导体单层优选为有机双极性传导半导体单层。包括有机传导半导体单层的场效应晶体管优选是包括用于双极性传导的自组装单层(SAM)的 SAMFET (自组装单层场效应晶体管)。有机半导体单层是自发形成于衬底上的自组装单层(SAM)。所述衬底优选是栅电极之一和对应电介质层的集合体。三-氯硅烷或三-烷氧基硅烷被用作SAM的结合团。通过在水解衬底表面上与羟基进行缩合反应形成SAM。为了避免缺陷，单功能结合团是至关重要的。在自缩合作用时形成的二聚物不会干扰衬底(栅极电介质)上的自组装单层。半导体分子的核心是由α-取代五噻吩构成的噻吩核心。可以将SAM模型化为具有两个不同电子密度的双(子)层。底部子层对应于脂肪链，顶部子层对应于单层的噻吩核心。两个子层的厚度匹配成1.56nm (脂肪链)和2.06nm (噻吩核心)。这一单层的厚度因此为3-4nm。 分子的横向次序是由自组装单原子层中分子之间的分子间η-η耦合导致的。通常，源电极和/或漏电极是由同样的金属或具有不同逸出功的不同金属制成的金属电极。根据本专利技术的优选实施例，源电极和/或漏电极为金电极，优选为金电极层。使用常规光刻方法制造金源电极和/或金漏电极。根据本专利技术的另一优选实施例，第一电介质层和/或第二电介质层为有机铁电层。因此，双栅极SAMFET作为非易失性存储器而工作。优选地，场效应晶体管还包括至少一个透射窗口，使得能够从有机双极性传导半导体向晶体管外部区域发射光。由于有机双极性传导半导体之内电子和空穴复合导致的辐射或光可以通过这个窗口离开晶体管。本专利技术的另一个方面是一种包括至少一个上述双栅极场效应晶体管的光发射装置，尤其是激光装置。双栅极场效应晶体管的有机双极性传导半导体为有机双极性传导半导体膜，其在组件的第一侧实现至少一个电子注入区域，在第二侧实现至少一个空穴注入区域，其中所述有机双极性传导半导体膜的厚度处于累积层的厚度量级上，优选小于lOnm。 具体而言，有机双极性传导半导体层是有机双极性传导半导体单层，优选是实现双极性传导的SAM。为了获得横向电荷迁移，单层是高度有序的并尽可能地类似于单晶。这样的装置是自组装单层场效应晶体管(SAMFET)，其中双极性传导半导体为自发形成于栅极电介质上的单层。光发射装置优选是还包括用于产生受激发射的激光腔的激光装置(激光受激辐射发射的光放大)。本专利技术的另一方面是包括至少一个上述双栅极场效应晶体管的传感器系统。第二电介质层的外部外表面包括能够结合到被分析物的受体分子，优选从包括阴离子受体、阳离子受体、芳烃受体、碳水化合物受体、脂类受体、类固醇受体、肽受体、核甘酸受体、RNA受体和/或DNA受体的组中选择。受体分子可以通过共价键、离子键或非共价键，例如范德瓦耳斯相互作用结合到第二电介质层的表面。通过上述受体分子结合的被分析物表示医疗应用的感兴趣目标。知道这些被分析物的存在或浓度给疾病的形成或发生提供了宝贵的认识。阴离子和阳离子不限于简单的类别，例如碱、碱土、卤化物、硫酸盐和磷酸盐，而且扩展到像细胞中的代谢过程期间形成的氨基酸或羧酸那样的物质。如果怀疑有例如像多环芳烃(PAH)的致癌芳烃，可以采用芳烃受体。可以在治疗糖尿病那样的领域中使用碳水化合物受体。如果要研究与脂肪过多相关的代谢疾病，可以应用脂类受体。对类固醇激素敏感的类固醇受体可用于各种指示领域，包括妊娠试验和商业体育中的兴奋剂检查。检测缩氨酸、核苷酸、RNA和DNA对于研究和治疗遗传性疾病和癌症而言是重要的。在被分析物结合到受体分子时，可以观测到受体分子偶极矩的变化。这又导致控制源电极和漏电极之间电流的电场的变化。因此，可以观测到信号并与被分析物相关。尽管这种特性最容易与带电被分析物相关联，但在诸如生理水溶液的周围极性介质中检测不带电被分析物也是可能的。在中性被分析物结合到受体分子时，从受体分子或表面替换了水分子。这导致受体分子或电介质的介电常数的变化。本专利技术的另一个方面是一种包括至少一个上述双栅极场效应晶体管的存储装置。 根据所用材料的选择和几何结构，可以直接将场效应晶体管用作存储器。在优选实施例中， 将场效应晶体管的至少一个电介质层选作有机铁电物质。双栅极场效应晶体管作为非易失性存储器而工作。本专利技术的又一方面是一种生产双栅极场效应晶体管的方法，所述方法包括以下步骤-向栅电极的表面施加电介质层；-利用至少一个光刻掩模向电介质层施加源电极和漏电极；-激活至少所述源电极和所述漏电极之间的有源区中的电介质层；-利用半导本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种双栅极场效应晶体管（１），包括第一和第二电介质层（６，７）、第一和第二栅电极（９，１１）以及由至少一个源电极（３），至少一个漏电极（４）和至少一个有机半导体（５）构成的组件（２），其中－所述源电极（３）和所述漏电极（４）与所述半导体（５）接触，－所述组件（２）位于所述第一电介质层（６）和所述第二电介质层（７）之间，－所述第一电介质层（６）位于所述第一栅电极（９）和所述组件（２）的第一侧（８）之间，并且－所述第二电介质层（７）位于所述第二栅电极（１１）和所述组件（２）的第二侧（１０）之间，其特征在于所述有机半导体（５）是有机双极性传导半导体（１２），其在所述组件（２）的第一侧（８）实现至少一个电子注入区域（１８）并在所述组件（２）的第二侧（１９）实现至少一个空穴注入区域（１８）。
【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·M·德里兀，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL
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