[发明专利]有机薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件及其制备工艺，特别是涉及一种场效应晶体管器及其制备工艺，应用于电致发光器件制备技术领域。

背景技术

有机薄膜晶体管(OTFT)是以有机半导体材料为有源层的场效应晶体管器。与无机薄膜晶体管相比，有机薄膜晶体管具有更多的优点：有机薄膜的成膜技术更多、更方便；器件的尺寸更小、集成度更高；器件的制作工艺较为简单，能够有效地降低器件的成本；可通过适当修饰有机分子结构来提高器件性能；全部由有机材料制备的“全有机”场效应晶体管呈现出非常好的柔韧性，质量轻且携带方便可实现大面积化显示器件的控制。 随着高迁移率有机半导体材料、薄膜物理和器件工程等方面研究的快速发展，OTFT 的迁移率、开关电流比等性能已达到或超过非晶硅(α-Si:H)晶体管器件的水平，因此，其在液晶和有机电致发光显示器、有源驱动电路、传感器、电子标签和互补逻辑电路中有着广阔的应用前景。

一般我们认为顶接触OTFT的器件性能要优于底接触型，因为顶接触器件的载流子传输相对好一些。对于底接触型器件，载流子从源极注入，经过沟道从漏极流出。由于是半导体有机物蒸镀时向金属和绝缘层扩散，因此界面接触没有金半接触好。同时接触面积比顶接触要小的多，因此总体来说顶接触比底接触的电学性能好。从成膜方式来看，半导体层分别沉积在金属电极和绝缘层两种介质上，因此交界处的薄膜生长不均匀，不连续，在电极和绝缘层之间的界面也会存在大量缺陷，进而增大接触电阻，导致器件的电学性能比顶接触性的器件要差很多。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种有机薄膜晶体管及其制备方法，在电极表面固定DNA分子材料，在电极的表面自发形成高度有序的DNA单分子膜，从而提高了底接触OTFT的电荷注入，有效提高有机薄膜晶体管的输出电流和减小有机薄膜晶体管的阈值电压，提高器件的迁移率和开关比，降低器件的夹断电压。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种有机薄膜晶体管，主要由基板、栅电极、栅绝缘层、源漏电极及有机半导体层组成，有机半导体层作为有源层，在源漏电极和有机半导体层之间还设有电极修饰层，电极修饰层通过在源漏电极上固定DNA分子材料自组装而形成。

对于上述电极修饰层，DNA分子优选为单链分子、双链分子、线状分子、环状分子中的任意一种或任意多种，对DNA分子进行修饰的官能团优选为羟基（-OH）、巯基（-SH）和羧基（-COOH）基团中的任意一种。

上述源漏电极的材料优选采用Au、Ag、Mo、Al、Cu、Cr、Ti、Mg和Ca中的任意一种或任意多种，或者采用锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)导电薄膜，具有良好的物理性质和化学性质。

上述有机半导体层优选采用                                               键的共轭体系有机半导体材料制成，为酞菁铜(CuPc)、并五苯(Pentacene)、红荧烯（Rubrene）和DPh-BTBT中任意一种P型材料，或者为氟代酞菁铜(F16CuPc)、C60和DFB4T中任意一种N型材料，或者为PPTQT、PCBM和DC-NAP中任意一种双极型材料，具有稳定的电化学特性。有机半导体层采用的键的共轭体系材料典型结构式如下：

上述基板优选采用硅片、玻璃、塑料和陶瓷中任意一种材料制成，形成钢性衬底或者柔性衬底。

上述栅电极材料优选为金属、金属氧化物或者导电聚合物，具体为Au、Ag、Al、Ni、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和聚乙炔中的任意一种。

上述栅绝缘层的材料优选为二氧化硅（SiO₂）、氮化硅（Si₃N₄）、氧化铊（Ta₂O₅）、氧化铝（Al₂O₃）、氧化钛（TiO₂）、氧化锆（ZrO₂）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚酰亚胺（PM）、聚乙烯苯酚（PVP）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯醇（PVA）的一种或多种材料制备的薄膜 ，形成介电常数很高的绝缘体。

本发明还提供了一种有机薄膜晶体管的制备方法，各结构层分别采用下述方法按结构层次序依次逐层制备：

a. 选用带有绝缘层的基板衬底；

b. 对基板衬底进行清洗，清洗后干燥；

c. 在基板衬底表面制备栅电极；