[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

本发明涉及电子元器件技术领域，具体涉及一种有机场效应晶体管及其制备方法。 

背景技术

场效应晶体管是光电子和电子技术领域的主流研究方向，由于其能在小电流、低电压的条件下工作，因此在大规模集成电路中得到了广泛的应用。场效应晶体管主要分为无机场效应晶体管和有机场型晶体管（Organic field-effect transistor，简称OFET）两大类。OFET于1986年由Tsumura首次报道，由于其在大面积显示、有机集成电路、射频识别技术和传感器方面的应用潜力得到了人们的广泛关注。目前，有机场效应晶体管可以在诸多方面显著改进以无机场效应晶体管为主的电子信息领域现状。与无机场效应晶体管相比，有机场效应晶体管具有以下优势： 

①有机材料的成膜技术更多，更新，使得器件的尺寸能够更小便于集成化生产，利于集成于大面积显示用作有源驱动，利用有机薄膜大规模制备技术，可以制备大面积的器件； 

②有机材料比较容易获得，且价格相对便宜，制备工艺也更为简单，制备条件更加温和，能够有效地降低器件成本； 

③全部由有机材料制备的全有机场效应晶体管具有良好的柔韧性，质量轻，便于携带。在适当范围内对柔性OFET进行反复弯折或扭曲，不会显著影响其电学性能； 

④通过对有机半导体材料进行适当的掺杂或修饰，可以得到不同性能的有机半导体材料，进一步改变OFET的电学性能以达到所需目标。 

有机半导体层作为OFET的功能层，可通过优化半导体材料的分子结构、表面形貌和结晶度来显著提高OFET器件的性能。对半导体材料晶粒和多晶粒形成的岛状结构大小的精确控制可以实现OFET在存储器、传感器和显示器驱动等不同领域的应用。目前，控制可溶性有机半导体材料晶粒大小或多个晶粒形成的岛状结构的主要方法是采用后退火工艺。存在的主要问题是形成的晶粒大小或多个晶粒形成的岛状结构难于精确控制，达不到应用要求；且后退火工艺耗时耗力，对器件中其他功能层的耐热能力要求苛刻；同时，有机半导体材料较易受空气中水汽或氧气的影响，导致器件的性能下降。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种有机场效应晶体管及其制备方法，目的是：（1）精确控制有机材料内晶粒或多个晶粒形成的岛状结构的大小；（2）提高器件的环境稳定 性。 

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：一种有机场效应晶体管，其结构包括衬底、栅电极、栅极绝缘层、有机半导体层，源电极和漏电极，所述有机半导体层加入有0.1%～1%的紫外敏感胶形成紫外敏感胶-有机半导体材料复合层，所述紫外敏感胶重量百分比组成为： 

进一步地，所述多硫醇-多烯体系包括以下结构式的物质中的一种或多种： 

进一步地，所述光引发剂为乙酰苯衍生物，光敏剂为硫杂蒽醌或米蚩酮中的一种或两种的混合，助剂包括防静电剂、阻燃剂和偶联剂。 

进一步地，所述偶联剂包括甲基乙烯基二氯硅烷、甲基氢二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基一氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷、聚氢甲基硅氧烷、聚甲基甲氧基硅氧烷、γ-甲基丙烯酸丙醋基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、氨丙基倍半硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、长链烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、双-（γ-三乙氧基硅基丙基）、苯胺甲基三乙氧基硅烷、N-β（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷或γ-巯基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。 

进一步地，所述栅极绝缘层的材料分为有机聚合物绝缘材料和无机绝缘材料，有机聚合物绝缘材料包括聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯醇（PVA）、聚偏二氟乙烯（PVDF）或聚酰亚胺（PI）的一种或多种无机绝缘材料包括二氧化硅（SiO₂）、三氧化二铝（Al₂O₃）或氧化钛（Ti₂O₃）中的一种或多种，厚度为100～600nm。 

进一步地，所述有机半导体材料包括聚3-己基噻吩（P3HT）或Tips-并五苯（Tips-pentacene）中的一种或多种可溶性有机半导体材料，厚度为30～300nm。