[发明专利]基于三氧化钼接触掺杂的P型有机薄膜晶体管及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于三氧化钼接触掺杂的P型有机薄膜晶体管及制备方法，所述P型有机薄膜晶体管具有顶栅底接触结构。首先在绝缘衬底上通过掩膜版制备一层金作为源极和漏极，再在金电极上制备一层三氧化钼作为接触掺杂层，然后利用溶胶凝胶法，在已制备电极完毕的样品表面形成P型有机半导体有源层，并在有源层上旋涂一层介电材料作为绝缘层，最后通过掩膜版在绝缘层表面制备铝栅电极。该方法制备的三氧化钼接触掺杂的有机薄膜晶体管相较于传统有机薄膜晶体管，其载流子迁移率和器件开关比得到明显的提升，器件的亚阈值摆幅和阈值电压大幅减小。本发明提升了顶栅底接触结构的P型有机薄膜晶体管的电学性能，具有成本低廉、工艺步骤简单的特点。

技术领域

本发明涉及微电子材料与器件技术和信息显示等领域，尤其是基于三氧化钼接触掺杂的P型有机薄膜晶体管及制备方法。

背景技术

有机电子柔性器件在过去的30年间受到了学术界和社会工业的广泛关注，是未来柔性电子显示器件的一个重要发展方向，特别是在最近5-10年间，有机电子学在多个应用领域取得了长足的进展，如有机场效应晶体管、有机太阳能电池、生物传感器、TFT阵列、有机发光二极管等。目前有机材料与器件已经由基础研究逐步走向产业化，在应用生产中具有制作工艺简单、可弯曲、多样和成本低等特性；随着器件的处理加工温度越降越低，制备过程中相对需要的能耗也降低，从而在柔性显示突出了巨大的优势；未来OTFT器件尺寸能做得更小，集成度更高，将会大大提高其运算速率以及计算处理能力。有机薄膜晶体管已经成为一个发展迅速、前途光明的重要研究领域。然而与传统的硅基晶体管相比，场效应迁移率较低一直是严重阻碍有机薄膜晶体管性能的主要问题，这大大限制了有机薄膜晶体管的大规模商业化应用。

由于有机薄膜晶体管源漏电极处金属与有机半导体有源层界面的优劣直接影响到载流子的注入和收集过程，为实现有机半导体迁移率的提升，就需要尽量优化电极和半导体层的接触界面。但是，即使采用功函数较大的金作为金属电极，不加修饰的金电极也仍存在一定的肖特基势垒高度，阻碍载流子输运。另外，对于常见的P型有机半导体有源层制备过程，采用定向刷涂法、磁场诱导排列法和引入单分子自组装层等复杂昂贵的方法，制备的有机半导体有源层表面还是存在较多缺陷，表面粗糙度较大，严重影响载流子传输，导致较低的迁移率，进而无法获得十分理想的晶体管电学性能。

因此，迫切需要提出一种能够高效提升P型有机薄膜晶体管场效应迁移率的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明目的是提供一种基于三氧化钼接触掺杂的P型有机薄膜晶体管及制备方法。其制备方法适用的P型有机薄膜晶体管为顶栅底接触结构，晶体管由上至下依次是栅极、介电层、P型半导体有源层、三氧化钼接触掺杂层、源/漏电极以及衬底。该方法在P型有机薄膜晶体管源/漏电极制备完毕后，通过掩膜版对准方式，在源/漏电极表面形成一层接触掺杂层，通过该接触掺杂层对P型有机薄膜晶体管实现接触掺杂，优化了P型有机半导体有源层和金电极的接触，提高了P型有机薄膜晶体管的电学性能。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种基于三氧化钼接触掺杂的P型有机薄膜晶体管的制备方法，包括以下具体步骤：

步骤1：溶液的制备

A1：半导体溶液的配制

将P型有机半导体材料与有机溶剂以8 mg/ml的质量体积比进行配制；其中，所述P型有机半导体材料为：1 ,4-二氧并二吡咯和噻吩的聚合物即DPPT-TT；所述有机溶剂为氯苯或对二氯苯；

A2：绝缘层溶液的配制

将绝缘层材料与高溶解性的有机溶剂以80 mg/ml的质量体积比进行配制；其中，所述绝缘层材料为高分子聚合物；所述高溶解性的有机溶剂为乙酸或乙酸丁酯；

A3：溶液的溶解

将配制的半导体溶液与绝缘层溶液分别放在加热板上60℃静置溶解24小时；