[发明专利]一种六甲基二硅氮烷修饰有机薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明提供六甲基二硅氮烷修饰有机薄膜晶体管及其制备方法，该六甲基二硅氮烷修饰有机薄膜晶体管包括衬底以及在衬底上依次层叠的底电极、绝缘层、修饰层、有源层和源漏电极，所述修饰层为六甲基二硅氮烷薄膜。该制备方法包括S1：在衬底上沉积底电极；S2：制备绝缘层；S3：制备修饰层：在绝缘层表面旋涂六甲基二硅氮烷溶液成膜，进行退火处理后制得六甲基二硅氮烷薄膜作为修饰层；S4：制备有源层；S5：制备源漏电极。本发明采用六甲基二硅氮烷薄膜作为晶体管的修饰层，由于六甲基二硅氮烷薄膜致密性高，能够形成高质量的界面，有利于提高载流子传输效率，使最终的有机薄膜晶体管具有高开关比和高迁移率以及低工作电压。

技术领域

本发明属于有机电子学领域，尤其涉及一种六甲基二硅氮烷修饰有机薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

有机薄膜晶体管是一种薄膜形式的有机电子器件，一般由栅极、绝缘层、有机有源层、源漏电极构成。由于其特殊的电学性能，在柔性电路、电子显示、非易失性存储、传感器等领域具有广泛的应用前景。随着科技的发展，对电子器件小型化的需求越来越高。而传统的有机薄膜晶体管一般以二氧化硅作为绝缘层，由于二氧化硅介电常数较低，当将厚度减小时，会导致比较严重的漏电现象。特别是对于纳米线宽的集成电路，需要具有高介电常数的材料(high-k材料)来代替二氧化硅来改善有机薄膜晶体管的漏电现象，同时保持在低压下驱动器件。

将High-k材料作为柔性有机薄膜晶体管中的绝缘层薄膜，可以实现器件低电压下高性能运行，同时具有很好的绝缘性能。High-k材料薄膜绝缘层的一种操作简单、成本的制备方法是溶液法，该制备方法中由于在薄膜退火致密化过程中不可避免地带来薄膜表面羟基化，形成极性表面，十分不利于有机半导体的生长。

为解决该现象，一种普遍的解决方法是对绝缘层进行表面修饰。有研究报道，对绝缘层进行修饰能够提高有机薄膜晶体管的介电常数。由于PMMA、PαMS等聚合物自身具有高介电常数，且可以在氧化物表面形成羟基官能团，能与表面羟基化的绝缘层完美地结合，形成良好的隧道屏障，因此常作为绝缘层的修饰材料。然而，由PMMA制成的薄膜普遍存在表面硬度低、易擦毛、抗冲击性能低、成型流动性能差等缺点，且PMMA具有吸湿性，在进行加工钱必须经过严格的干燥处理工序。而PαMS薄膜的制备需要在高温下进行处理，且PαMS作为修饰材料对有机薄膜晶体管电学性能的改善有限。因此，寻找一种制备简单、成本低、能提高载流子输运效率，显著改善有机薄膜晶体管性能的修饰层是有机薄膜晶体管的一大发展方向。

发明内容

基于此，本发明提供一种六甲基二硅氮烷修饰有机薄膜晶体管及其制备方法，该有机薄膜晶体管以六甲基二硅氮烷为修饰层，该修饰层具有致密性高的表面，有利于有缘层的生长，利于提高载流子输运效率，提高有机薄膜晶体管具有开关比和迁移率并降低工作电压，该制备方法工序简单、成本低。

本发明所述六甲基二硅氮烷修饰有机薄膜晶体管包括衬底以及在衬底上依次层叠设置的底电极、绝缘层、修饰层、有源层和源漏电极，所述底电极设置在所述衬底上，所述绝缘层覆盖所述底电极并设置在所述衬底上，所述修饰层层叠在所述绝缘层表面，所述有源层设置在所述修饰层上，所述源漏电极同时设置在所述修饰层和有源层上并形成一沟道，所述修饰层为六甲基二硅氮烷薄膜。

相对于现有技术，本发明采用六甲基二硅氮烷薄膜作为晶体管的修饰层，六甲基二硅氮烷中的-NH键直接与羟基化的绝缘层表面的-OH结合，形成NH₃并挥发，从而在绝缘层上形成致密的修饰层薄膜，形成高质量的界面，有利于提高载流子传输效率，使最终的有机薄膜晶体管具有高开关比和高迁移率以及低工作电压。

进一步，所述绝缘层为La₂O₃薄膜，其厚度为13-52nm。

进一步，所述半导体层为并五苯薄膜，其厚度为40-60nm。

进一步，所述衬底为柔性PET。