[发明专利]一种有机无机杂化薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种有机无机杂化薄膜晶体管，属于光电元器件领域。包括依次设置的衬底、氧化锌无机半导体层、金属电极对、有机栅介电质层和金属电极，所述有机栅介电质层为双层薄膜，包括CYTOP薄膜和P(VDF‑TrFE‑CFE)薄膜，所述CYTOP薄膜与氧化锌无机半导体层接触。本发明以氧化锌为无机半导体层材料，以CYTOP/P(VDF‑TrFE‑CFE)为有机栅介电质材料，P(VDF‑TrFE‑CFE)介电常数高达60，可以使半导体内部诱导出更多的载流子，提高沟道内载流子浓度，进而提高器件载流子迁移率，CYTOP可以有效减小界面缺陷态浓度，进一步提高载流子迁移率，能够提高薄膜晶体管的开关比。

技术领域

本发明涉及光电元器件技术领域，尤其涉及一种有机无机杂化薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

薄膜晶体管是电子显示领域的重要电子元器件，其性能的好坏直接决定着显示技术的发展状况。因此，不断发展创新薄膜晶体管是当前社会科技发展的需要。金属氧化物半导体，由于其迁移率高、稳定性高、光透射率高以及加工成本较低等特点受到研究者广泛关注。而氧化锌作为一种常见的N型半导体，是目前研究最为广泛的金属氧化物半导体材料。

近年来，越来越多的团队开始研究低压氧化锌薄膜晶体管，如在器件中应用高介电常数(k)的绝缘层。常见的高k材料有Al₂O₃、ZrO₂以及HfO₂。这些无机高k材料已经在氧化物薄膜晶体管(TFT)上有很多成功应用的报道。2011年，George Adamopoulos等人报道了以ZrO₂为栅介电质制备的氧化锌薄膜晶体管(参见《High-Mobility Low-Voltage ZnO andLi-Doped ZnoTransistors Based on ZrO₂High-K Dielectric Grown by SprayPyrolysis inAmbientAir》,George Adamopoulos等,Adv.Mater.2011,23,1894～1898)，在6V工作电压下，其迁移率达到了32cm²·V^-1·s^-1，但是没有对开关比进行研究；2013年，Lin等人利用溶液旋涂法，采用Al₂O₃/ZrO₂双层介电质制备的氧化锌薄膜晶体管(参见《High-Performance ZnO Transistors Processed Via anAqueous Carbon-Free Metal OxidePrecursor Route at Temperatures Between80-180℃》,Lin等,Adv.Mater.2013,25,4340～4346)，在1.2V超低工作电压下，其迁移率高达11cm²·V^-1·s^-1，是当时用溶液法制备低压氧化锌薄膜晶体管的最高值，但是，具有相对低的开关比(10⁴)。现有技术中薄膜晶体管存在载流子迁移率和开关比不能同时兼顾的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机无机杂化薄膜晶体管及其制备方法。本发明提供的有机无机杂化薄膜晶体管同时具有较高的载流子迁移率和开关比。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种有机无机杂化薄膜晶体管，包括依次设置的衬底、氧化锌无机半导体层、金属电极对、有机栅介电质层和金属电极，所述有机栅介电质层为双层薄膜，包括CYTOP薄膜和P(VDF-TrFE-CFE)薄膜，所述CYTOP薄膜与氧化锌无机半导体层部分接触。

优选地，所述衬底包括玻璃衬底、硅片或塑料基底。

优选地，所述氧化锌无机半导体层为氧化锌薄膜，所述薄膜的厚度为5～10nm。