[发明专利]一种闭环式有机场效应晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机电子学技术领域，特别涉及一种闭环式有机场效应晶体管及其制作方法

背景技术

随着信息技术的不断深入，电子产品已经进入人们生活工作的每个环节。在日常生活中人们对低成本、柔性、低重量、便携的电子产品的需求越来越大。传统的基于无机半导体材料的器件和电路在技术和成本方面难于满足这些要求，因此可以实现这些特性的基于有机半导体材料的微电子技术，在这一趋势下得到了人们越来越多的关注。

有机场效应晶体管通常由衬底、栅电极、栅介质、有机半导体和源漏电极等五个部分组成。有机场效应晶体管作为有机电路的基础元器件，其性能对电路的性能起着决定性的作用。对于有机场效应晶体管，通常用迁移率、电流开关比、阈值电压及工作电压等参数来评价其性能好坏，其中迁移率决定了器件工作的快慢，进而影响电路的工作频率；工作电压和阈值电压，决定了器件以及电路的功耗；电流开关比指的是器件在关闭状态和开始工作时通过沟道的电流之比，实际工作时需要器件有较高的电流开关比，从而保证电路的逻辑状态分明，降低静态功耗。从电流开关比的定义上可以看出，降低关态电流和提高开态电流都可以提高器件的电流开关比。在实际应用中，影响器件的关态电流的因素主要是来自于栅电极和沟道区外有机半导体中的漏电流，而影响开态电流的因素主要是来自源漏电极的注入电流。

降低漏电流一方面可以提高所用栅介质的绝缘性，另一面可以对有机半导体材料进行图形化，使得沟道区的有机半导体和其他区域的有机半导体隔离。图形化不但可以减小器件的漏电流，而且还可以减小阵列中不同器件之间的相互干扰。然而，由于有机溶剂和水等与有机半导体材料作用时会造成有机半导体材料性能的大幅度衰减，所以不能采用在硅基电路中大量使用光刻、刻蚀技术来对有机半导体材料进行图形化。目前已提出的有机半导体图形化方法有：利用光敏的聚乙烯醇(PVA)做负性光刻胶和保护层，通过光刻技术图形化保护层，再通过干法刻蚀把图形转移到有源层的方法；溶液加工图形化有源层的方法；自组织图形化有源层的方法；光刻胶掩模版图形化有源层的方法。这些方法要么成品率低，器件性能下降；要么重复性不好，不利于后续工艺。总之，开发高可靠性的隔离技术一直是困扰有机电路发展的一个难题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术中因需要有机半导体材料进行图形化而造成的成品率低、器件性能不良、重复性不好等缺陷，本发明在改善有机场效应晶体管结构的基础上，提供了一种闭环式有机场效应晶体管结构以及其制造作方法。

通过本发明的晶体管结构，不需要进行图形化就能获得较高的有机场效应晶体管电流开关比和能够有效实现器件互相隔离。本发明的闭环式有机场效应晶体管通过把漏电极包围在源电极中，使其和沟道区以外的有机半导体材料隔离，从而实现器件的高电流开关比和相互隔离，为有机电路的应用提供一种简便实用的结构。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种闭环式有机场效应晶体管，包括：衬底、栅电极、栅介质层、有机半导体层和源漏电极层，其中源漏电极层包括源电极和漏电极，源电极和漏电极的形状均为环形，且漏电极被包围在源电极的内部，与源电极以外的有机半导体材料相隔离。

优选地，所述源、漏电极闭环处在同一平面上源电极和漏电极处在同上平面上。所述源、漏电极闭环为方形环或者圆形环源电极和漏电极的形状均为方形环或者圆环。进一步地，所述源、漏电极闭环源电极和漏电极分别包括若干个同心的闭环形，且所述若干个源电极的若干个闭环形彼此相连，和所述若干个漏电极的若干个闭环形分别各自彼此相连。

优选地，所述源电极和、漏电极的引脚均在由夹在漏电极和源电极之间的有机半导体材料构成的沟道区之外以外。

本发明的闭环式有机场效应晶体管的所述衬底、栅电极、栅介质层、有机半导体层和源漏电极层的组成方式可以包括以下类型中的任意一种：

背栅底接触式，其中所述衬底的背面具有栅电极，所述衬底的正面依次具有栅介质层、有机半导体层和源漏电极层，并且其中所述源漏电极层形成于有机半导体层的上表面。

背栅顶接触式，其中所述衬底的背面具有栅电极，所述衬底的正面依次具有栅介质层、源漏电极层以及有机半导体层，并且其中所述源漏电极层形成于栅介质层与有机半导体层之间。

底栅顶接触式，其中所述衬底的正面依次具有栅电极、栅介质层、有机半导体层和源漏电极层，并且其中所述栅电极位于衬底上表面与栅介质层之间，源漏电极层形成于有机半导体层的上表面。