[发明专利]一种基于肖特基接触的光敏有机薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机光电子器件技术领域，属于传感器应用领域，光敏有机半导体材料制成的光敏薄膜晶体管作为光照探测器单元，其阵列可实现体积小、重量轻的光照探测器和光控开关，本发明具体涉及一种基于肖特基接触的光敏有机薄膜晶体管及其制备方法。 

背景技术

物联网作为国家重大支持项目，其应用日益广泛，对核心技术—传感器技术的要求也是越来越高，其中有机薄膜传感器以其低成本，制备工艺简单，成膜方法众多且与柔性基底相兼容等特点在近年来越来越受到人们的关注。 

1998 年，IBM公司用一种新型的具有更高介电常数（17.3）的无定形金属氧化物锆酸钡作为以并五苯为有源层 OTFT的绝缘层，使器件的驱动电压降低了4V，迁移率到达 0.38 cm2/V.s。随后就引起了大量研究人员进行的相关研究，据报道，迄今为止，基于并五苯单晶为有源层的 OTFT 器件的室温下迁移率为现今最高的 35 cm2/V.s, 温度为 225K 时已达到 58 cm2/V.s。 

使用有机半导体材料的薄膜晶体管（OTFT）的开发在加速进行。使用有机材料，降低了工艺温度。因此，预期可在大面积上廉价制作晶体管。有机薄膜晶体管可用做超薄显示器和电子纸、射频识别卡、IC卡等驱动电路。为使有机薄膜晶体管工作，在源电极接地，漏电极施加漏极电压的条件下，对栅电极施加的电压要超过阀值电压。此时，有机薄膜晶体管的电导率因栅极电场而改变，使得电流在源电极与漏电极间流动。因此，作为开关，就可根据栅压对源电极与漏电极间流动的电流进行通、断控制。 

在以上研究进行之时，研究人员又发现有机薄膜晶体管（OTFT）器件具有多参数响应的特性，这使得OTFT器件的应用范围非常广泛且具有许多无机薄膜晶体管无可比拟的优势。利用有机光敏半导体材料制成的有机光敏薄膜晶体管可以应用于光诱导开关、光探测电路、图像传感器等方面。如果采用对紫外光敏感的有机材料可制备成基于OTFT的紫外光探测器，无论军用还是民用上都有重要的应用价值。 

OTFT做光敏传感器可利用其跨导放大光电流，具有很高的增益和良好的信噪比。同时器件的响应速度快，选择性、可逆性好，可室温工作，而且能够微型化、阵列化，为制备微型化、价格低廉、便于携带的光敏传感器件提供了一个新的思路。 

发明内容

针对上述现有技术，本发明旨在提供一种制备工艺简单，生产成本低廉，用于探测光的一种光敏有机薄膜晶体管及其制备方法。 

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 

一种基于肖特基接触的光敏有机薄膜晶体管，包括衬底、栅电极、栅极绝缘层、具有光探测功能的有机层、源电极、漏电极，其特征在于，所述栅电极刻蚀在玻璃衬底上，栅极绝缘层位于栅电极表面上，有机层位于绝缘层上，源电极和漏电极分别位于有机层的左右两端，所述有机层既为有机薄膜场效应晶体管器件的基本结构组成部分又作为敏感功能层；其中，有机层和源电极、漏电极形成肖特基接触。

有机层与源电极、漏电极形成界面具有高接触势垒的肖特基接触，肖特基接触使晶体管在无光照时即使存在栅压和漏极电压，仍能保持关断，极大减小了无光照下的源漏电流。而在光照下，有机层处产生的激子在栅电场作用下，解离成电子和空穴，电子在源电极和漏电极处聚集，降低了有机层与电极的接触势垒，在漏极电压下形成沟道电流，由于光灵敏度P=（I光-I暗）/I暗，该光敏有机薄膜晶体管具有高的光灵敏度。 

按照本发明所提供的光敏有机薄膜晶体管，其特征在于，所述栅极绝缘层为无机栅极绝缘层，其材料采用SiOx、Si3N4、Ta2O5、TiO2、Al2O3、BZT（锆钛酸钡）、BST（钛酸锶钡），有机栅极绝缘层材料采用聚乙酸乙烯酯（PVA）、聚对乙烯苯酚（PVP）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、聚有机硅氧烷（RSiOx）、聚酞亚胺（PI）、苯并环丁烯（BCB）、聚四氟乙烯（PTFE）、丙烯晴链淀粉酶（Cyanoethylpullulane）、聚对二甲基苯（Parylene-C）、硅基倍半氧烷树脂（SR）、氰乙基普鲁士蓝（CYEPL）。 

按照本发明所提供的光敏有机薄膜晶体管，其特征在于，所述有机层为并五苯，厚度为5-500 nm。 

所述衬底由硅片、玻璃、聚合物薄膜或金属箔制成。