[发明专利]有机薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明涉及有机电子器件技术领域，尤其涉及一种有机薄膜晶体管及其制备方法。所述有机薄膜晶体管，包括：衬底；第一栅极，位于所述衬底表面；第一栅绝缘层，位于所述衬底表面且覆盖所述第一栅极；源极，位于所述第一栅绝缘层表面；漏极，位于所述第一栅绝缘层表面；掺杂有机半导体层，至少覆盖所述源极、所述漏极以及位于所述源极和所述漏极之间的沟道区域；第二栅绝缘层，覆盖于所述掺杂有机半导体层表面；第二栅极，位于所述第二栅绝缘层表面。本发明在保证有机薄膜晶体管具备低接触电阻的同时，能够实现对阈值电压的调控。

技术领域

本发明涉及有机电子器件技术领域，尤其涉及一种有机薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

有机薄膜晶体管(Organic thin-film transistor，OTFT)是基于有机半导体材料构筑的一种场效应晶体管(Field-effect transistor，FET)。相比于传统硅基晶体管器件，有机薄膜晶体管具备更优异的机械柔韧性，并且兼容成本更低廉的低温溶液法加工工艺，是未来柔性电子领域的重要组成部分与基本器件单元。虽然近些年对于OTFT的研究已有很多，然而在器件性能上仍有不足的，其中一个比较关键的不足在于：由于有机半导体材料的电子能级与源/漏电极功函数之间难以高效匹配，导致器件的沟道层与源漏电极之间形成明显的接触电阻，不仅极大地限制了载流子的注入效率，降低器件的有效迁移率，而且给器件的尺寸缩小带来严重挑战。

现有技术中为了有效降低OTFT器件中有机半导体材料与源漏电极之间的接触电阻主要是从以下两个方面着手：一方面，可以采用类似于传统硅基技术所采用的在源/漏电极区进行重掺杂的技术方案，然而该技术方案不仅适用性差，能够被重掺杂的有机半导体以及掺杂剂材料选择有限，还需要增加一层掩模，增加器件制备成本；另一方面，可以对整个有机半导体层进行掺杂以降低与源/漏电极的接触电阻，但源/漏电极间的沟道区域也被同时掺杂，带来阈值电压漂移严重、关态电流增大、开关比减小等导致性能减弱的问题。

因此，如何通过对有机薄膜晶体管结构的改进，在实现超低接触电阻的同时有效调控阈值电压和提高器件的开关比，以提高器件的迁移率并抑制短沟道效应，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种有机薄膜晶体管及其制备方法，用以解决现有的有机薄膜晶体管不能在降低有机半导体材料与源漏极之间的接触电阻的同时实现阈值电压可控的问题，以提高有机薄膜晶体管的性能。

为了解决上述问题，本发明提供了一种有机薄膜晶体管，包括：

衬底；

第一栅极，位于所述衬底表面；

第一栅绝缘层，位于所述衬底表面且覆盖所述第一栅极；

源极，位于所述第一栅绝缘层表面；

漏极，位于所述第一栅绝缘层表面；

掺杂有机半导体层，至少覆盖所述源极、所述漏极以及位于所述源极和所述漏极之间的沟道区域；

第二栅绝缘层，覆盖于所述掺杂有机半导体层表面；

第二栅极，位于所述第二栅绝缘层表面；

所述掺杂有机半导体层为均匀分布有掺杂剂的有机基质层；或者，所述掺杂有机半导体层为由相互叠置的一层掺杂剂层和一层有机基质层组成的有机复合层；

所述有机薄膜晶体管的阈值电压能够通过施加至所述第一栅极上的电压调控到0V。

优选的，所述掺杂有机半导体层为P型掺杂有机半导体层、N型掺杂有机半导体层或者双极型有机半导体层。

优选的，掺杂剂为有机小分子、有机聚合物、无机盐、有机盐或金属氧化物。

优选的，所述有机薄膜晶体管的接触电阻小于1kΩ·cm。