[发明专利]一种有机薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机薄膜晶体管，属于半导体器件领域。

背景技术

有机薄膜晶体管（Organic Thin Film Transistor，简称OTFT）是一种用有机材料代替传统硅半导体材料的半导体器件。有机材料相对于硅基材料加工困难、成本很高，但有机薄膜晶体管(OTFT)因具有成本低、质量轻、可低温加工、适于制作柔性显示器件等优点，平板显示中有非常大的应用前景，因此受到科研工作者的重视。自从1987年第一个有机薄膜晶体管诞生以来，无论是对OTFT绝缘材料、半导体材料、电极材料的研究，还是对器件结构的改良，都取得了长足的发展。在影响OTFT性能诸多因素当中，绝缘层与有源层之间的界面对整个有机薄膜晶体管的性能有至关重要的影响。因此选择一种合适的表面修饰对制作高性能的OTFT有很大影响。

由于有机半导体薄膜通常都具有使用寿命，如果在集成电路中使用薄膜晶体管器件，一方面容易造成器件性能下降，降低显示效果，另一方面也会使器件出现坏点，还会导致开关电流比降低。这些问题的存在严重阻碍了OTFT器件在大面积阵列及集成电路中的应用。

紫外光照栅绝缘层通过发生交联反应，从而改变半导体材料的沉积模式，实现半导体薄膜成膜特点发生变化。这种方法可以使器件的偏压稳定性增强，并且实现了制备速度快，制备环境温和的特点而受到学术界的重点研究，成为了研究的焦点。

目前主要采用增加表面修饰层分子量的方法提高偏压稳定性。增加表面修饰层的分子量对制作的器件在结构上存在致命的缺陷，因为分子量的加成制作有很大难度。

现有技术的缺陷在于，采用其他工艺，制作难度大，偏压稳定性差，并且很难获得高的电学性能。

发明内容

本发明为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种制备工艺简单的有机薄膜晶体管及其制备方法，以期可以有效提高有机薄膜晶体管的偏压稳定性。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明有机薄膜晶体管，其特点在于：所述晶体管是在设置有栅电极的基板上覆盖有绝缘层，在绝缘层上覆盖有表面修饰层，所述表面修饰层经紫外光照射后发生交联反应，在发生交联反应后的表面修饰层上设置有有机半导体层和与所述有机半导体层呈呈欧姆接触的源电极和漏电极，所述源电极和漏电极通过有机半导体层连通。

本发明有机薄膜晶体管，其特点也在于：所述基板为硅片、玻璃或者塑料。

所述紫外光的波长为100nm-280nm，所述紫外光的照射时间为30s-180min，所述紫外光的强度为100uw/cm²-100000uw/cm²。

所述栅电极为Ta电极、Ti电极、W电极、Al电极、ITO电极、Cr电极、Au电极、Ag电极或Mo电极。

所述有机半导体层为并五苯半导体层、红荧烯半导体层，酞菁铜半导体层，酞菁锌半导体层，酞菁镍半导体层，氟代酞菁铜半导体层、氟代酞菁铬半导体层、苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩半导体层、二萘并[2,3-b:2',3'-f]噻吩并[3,2-b]噻吩半导体层、C60半导体层、萘二酰亚胺半导体层或苝二酰亚胺半导体层。

所述绝缘层为二氧化硅层、氮化硅层、氧化铝层、氧化钛层、氧化铊层、环氧树脂层、聚酰亚胺层、聚甲基丙烯酸甲酯层、聚乙烯醇层、聚偏氟乙烯层、聚乙烯基苯酚层或聚硅氧烷层中的一种或任意两种复合。

所述源电极和漏电极为Ta电极、Ti电极、W电极、Al电极、ITO电极、Cr电极、Au电极、Ag电极、Mo电极或石墨烯电极中的同一种或任意不同的两种。

所述表面修饰层为聚苯乙烯薄膜层、聚乙烯基肉桂酸酯薄膜层或聚α-甲基苯乙烯薄膜层。

所述聚苯乙烯薄膜层按如下方法进行制备：以甲苯为溶剂、以聚苯乙烯为溶质，配制聚苯乙烯溶液，震荡30min，用旋涂仪以1000-4500rad/min的速度将所述聚苯乙烯溶液旋涂到绝缘层，然后在100-200℃条件下烘10-60min，获得聚苯乙烯薄膜，所述聚苯乙烯薄膜的厚度为10nm-2μm；

所述聚乙烯基肉桂酸酯薄膜层按如下方法进行制备：以甲苯为溶剂、以聚乙烯基肉桂酸酯为溶质，配制聚乙烯基肉桂酸酯溶液，震荡30min，用旋涂仪以1000-4500rad/min的速度将所述聚乙烯基肉桂酸酯溶液旋涂到绝缘层，然后在100-200℃条件下烘10-60min，获得聚乙烯基肉桂酸酯薄膜，所述聚乙烯基肉桂酸酯薄膜的厚度为10nm-2μm；