[发明专利]一种有机场效应晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于有机电子学领域，特别涉及一种有机场效应晶体管及其制备方法。

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很难满足这些要求，因此可以实现这些特性的基于有机聚合物半导体材料的有机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。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；电压，包括工作电压和阈值电压，决定了器件以及电路的功耗。由于信息量爆炸式的增长，人们一直以来都希望信息处理技术能够越来越快，能够处理的内容越来越多。制约信息处理技术快慢的因素有很多，包括硬件方面，也包括软件方面。单元器件的工作频率是硬件方面根本的问题。提高器件的工作频率主要有两条路径：一条路是减小沟道长度，另一条路是提高载流子的迁移率。在当前材料方面没有重大突破的情况下，载流子的迁移率提高非常有限，因此提高器件工作频率的方法主要就是减小沟道的长度。制约信息处理技术容量的因素同样也有很多，在硬件方面主要是电路的集成度，提高电路的集成度需要减小单元器件的面积。因此，现有的有机场效应晶体管还存在器件工作频率低、电路集成度低的缺陷。发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高器件工作频率和电路集成度的有机场效应晶体管。

本发明的另一个目的在于提供一种有机场效应晶体管的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种有机场效应晶体管，包括绝缘衬底以及在所述绝缘衬底上的源电极、介质层、栅电极、有机半导体层、绝缘层和漏电极，所述漏电极位于所述绝缘衬底上，并与所述绝缘衬底接触；所述介质层、有机半导体层和绝缘层位于所述漏电极上，并与所述漏电极接触；所述源电极中央设有一个圆孔，所述源电极位于所述绝缘层和有机半导体层上，并与所述绝缘层和有机半导体层接触；所述栅电极为柱状栅电极，位于所述晶体管中央，被所述介质层包裹住，所述介质层使所述栅电极和源电极、漏电极隔离开；所述有机半导体层为管状有机半导体层，包裹在所述介质层周围。

上述方案中，所述源电极和漏电极均为平面金属电极。

上述方案中，所述有机半导体层的高度小于所述介质层的高度，所述介质层的高度小于所述柱状栅电极的高度。

上述方案中，所述绝缘衬底为长有氧化硅或氮化硅绝缘薄膜的硅片、绝缘玻璃或绝缘塑料薄膜。

上述方案中，所述介质层和绝缘层为无机材料或有机材料。

上述方案中，所述有机半导体层的材料为并五苯、酞菁铜、P3HT、噻吩或红荧稀。

上述方案中，所述栅电极材料为金属导电材料或导电有机物。

上述方案中，所述源电极、漏电极材料为高公函数金属材料或导电有机物。

一种有机场效应晶体管的制备方法，该方法的步骤如下：

（1）在绝缘衬底上制备平面的漏电极；

（2）在所述漏电极层上沉积介质层；

（3）在所述介质层上制备柱状栅电极；

（4）在所述柱状栅电极周围沉积介质层，并去除柱状区以外的介质层；

（5）在介质层周围沉积管状的有机半导体层，并去除柱状区以外的有机半导体；

（6）在所述漏电极上沉积绝缘层；

（7）在所述有机半导体层和绝缘层上制备平面的源电极。

上述方案中，在所述步骤（1）中，制备平面的漏电极的具体方法为：采用真空热物理沉积、电子束沉积或者溅射金属电极；或采用喷墨打印或旋涂有机物电极。

上述方案中，在所述步骤（2）中，制备介质层的具体方法为：采用低压化学气相沉积、溅射或者原子层沉积的方法制备无机介质层；或采用旋涂或喷墨打印方法沉积有机介质层。

上述方案中，在所述步骤（3）中，制备柱状栅电极的具体方法为：采用光刻技术定义其相应的刻胶图形，再通过电子束蒸发、溅射或热蒸发等方法来沉积金属，最后通过金属剥离的方法来转移图形，从而制备出柱状金属栅电极；或者采用喷墨打印技术来沉积和图形化柱状有机栅电极。