[发明专利]一种有机薄膜场效应管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，具体涉及一种有机薄膜场效应管及其制备方法。

背景技术

伴随着信息终端的普及，对于作为计算机用的显示器等平板显示器的需求不断高涨。此外，伴随着信息化的进展，以往以纸介质提供的信息转变为以电子化形式展示的机会逐步地增加，作为薄且轻、可以轻便携带用显示媒体，对电子文件或数字文件的需求日益增加。

随着信息技术的快速发展，对于显示媒体而言，为了确保画面辉度的均匀性或画面书写转换速度等，使用由薄膜场效应管又称薄膜晶体管(FET或TFT)构成的有源驱动元件作为图像驱动元件的技术已成为主流。

FET元件通常通过在玻璃基板上形成a-Si(非晶硅)、p-Si(多晶硅)等半导体薄膜，以及源电极、漏电极、栅电极等金属薄膜制造而成。但以半导体层形成以硅为代表的无机半导体材料需要在高温下进行加工；因此，难以使用柔性材料如塑料或膜作为基材。近年来，使用有机半导体材料的薄膜场效应管(OFET)的开发在加速进行。使用有机材料，降低了工艺温度，在原理上讲有可能不仅在玻璃基材上而且在具有低耐热性的基材如塑料上制造场效应管。有机薄膜场效应管具有制备工艺简单、成本低和柔韧性好等优点，在智能卡、电子商标、电子纸、存储器、.传感器和有源矩阵显示器等方面应用前景广阔。

有机薄膜场效应管(OFET)工作原理是：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阈值电压。此时，有机薄膜场效应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。

OFET不但具有一般无机场效应场效应管特有的优点，更具有以下的优点：

(1)有机薄膜技术更多，更新，使得器件的尺寸能够更小，集成度更高，使得应用OFET的电子元器件可以达到更高的运算速度和更小的操作功率。利用有机薄膜大规模制备技术，可以制备大面积的器件。

(2)通过对有机分子结构进行适当的修饰，可以得到不同性能的材料，因此通过对有机半导体材料进行改性就能够使OFET的电学性能达到理想的结果。

(3)有机材料比较容易获得，OFET的制作工艺也更为简单，制备条件更加温和，能够有效地降低器件的成本。

(4)全部由有机材料制备的全有机场效应场效应管具有非常好的柔韧性，使得它可以应用在抗震、抗破碎要求高的领域。因此，预期可在大面积上廉价制作场效应管。有机薄膜场效应管制备工艺简单、成本低和柔韧性好等优点，在智能卡、电子商标、电子纸、存储器、传感器和有源矩阵显示器等应用方面前景广阔。

迄今，已报导了用Si片之外的材料作为衬底来制作有机薄膜场效应管的大量实例。1994年，Garnier等人利用打印法制备了全聚合物的OFET，得到的场效应管场效应载流子迁移率达到0.06cm²/Vs，为OFET的廉价和大面积制备打下了基础。1995年，Haddon等人用C₆₀作为半导体材料来制备OFET，在高真空条件下该器件载流子迁移率为0.08cm²/Vs，开关电流比达到10⁶。至此高性能的n型OFET也被研制出来，完成了组建有机集成电路所需要的高性能p型和n型两种类型的OFET的研制。1997年，Lin等人使用并五苯材料作为半导体材料得到载流子迁移率为1.5cm²/Vs、开关电流比达到10⁸、亚阈区斜率小于1.6V/decade的OFET，该OFET性能已经超过了现在使用的无定型硅场效应管，而且OFET在制造成本、制备条件等方面比无定型硅场效应管具有很大的优势，使得OFET工业化道路的前景变得更加广阔。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种有机薄膜场效应管及其制备方法，目的是要提高有机薄膜场效应管的性能，大幅降低有机薄膜场效应管的成本，为有机薄膜场效应管的产业化降低工艺要求和制造成本。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种有机薄膜场效应管，包括基板、栅电极、绝缘层、有机半导体层、漏电极和源电极，结构组成包括顶部接触式、底部接触式和顶部栅极式，其特征在于，所述有机半导体层中设置有单层或者多层非掺杂感应增效层，所述增效层的厚度小于5nm，材料包括金属、金属盐和具有强吸电子基团的有机化合物。