[发明专利]一种有机-无机异质结二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子制造及其集成技术领域，尤其是一种有机-无机异质结二极管及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的不断深入，电子产品已经进入人们生活工作的每个环节；在日常生活中人们对低成本、柔性、低重量、便携的电子产品的需求越来越大；传统的基于无机半导体材料的器件和电路在技术和成本方面难于满足这些要求，因此可以实现这些特性的基于有机半导体材料的微电子技术在这一趋势下得到了人们越来越多的关注。

目前世界各国都认为有机RFID市场前景巨大。至于技术的发展，目前全球都还在探索阶段。各国家、地区和机构纷纷加大研发力度，尤其各国已经有专门的公司进行相关项目的投资。比如，美国Organic ID、IBM和德国PolyIC等公司。

自从1997年第一个完全由高分子制备的有机RFID标签诞生以来，有机RFID技术已经在实验室取得巨大的进步。欧美各国宣称，有机RFID技术将很快走出实验室，进入市场，与无机RFID相媲美。目前，部分销售打印有机RFID标签的公司在国外已经开始出现。近期发展趋势虽然还是以发展无机RFID技术为主，但从长远发展看，有机RFID有可能成为将来主导各行业信息处理的关键技术之一。

有机二极管作为有机电路的基础元器件，其性能对电路的性能起着决定性的作用。高性能有机二极管的研制是有机电子器件集成中急需解决的一关键问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种有机-无机异质结二极管及其制备方法，为有机集成电路的整流单元提供必需的性能稳定的单元器件。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种有机-无机异质结二极管，该有机-无机异质结二极管包括：下电极；形成于下电极之上的金属氧化物层；形成于金属氧化物层之上的有机功能材料层；以及形成于有机功能材料层之上的上电极。

上述方案中，所述下电极或上电极采用的材料是W、Al、Cu、Au、Ag、Pt、Ru、Ti、Ta、Pb、Co、Mo、Ir或Ni中的一种或几种，或者是导电金属化合物TiN、TaN、IrO₂、ITO或IZO中的一种或几种；所述下电极或上电极是通过电子束蒸发、化学气相沉积、脉冲激光沉积、原子层沉积或溅射方法中的一种来制备；所述下电极的厚度为5nm～500nm，所述上电极的厚度为40nm～80nm。

上述方案中，所述金属氧化物层采用的材料至少是ZnO、IGZO中的一种，采用电子束蒸发、化学气相沉积、脉冲激光沉积、原子层沉积、旋涂或溅射方法中的一种来制备，厚度为30nm～50nm。

上述方案中，所述有机功能材料层采用的材料是金属酞菁类化合物、聚合物或小分子类有机半导体材料中的一种，或者是金属酞菁类化合物、聚合物或小分子类有机半导体材料中的一种经掺杂改性后的材料，所述有机功能材料层采用打印、真空沉积或有机材料成膜方式来制备，厚度为100nm～200nm。

上述方案中，所述金属酞菁类化合物为酞菁铜或酞菁钴，所述聚合物为PTAA、P3HT或富勒烯及其衍生物C60，所述小分子类有机半导体材料为并五苯；所述有机材料成膜方式是滴膜、旋涂或LB。

为达到上述目的，本发明还提供了一种制备有机-无机异质结二极管的方法，包括：形成下电极；在下电极上形成金属氧化物层；在金属氧化物层之上形成有机功能材料层；以及在有机功能材料层之上形成上电极。

上述方案中，所述形成下电极的步骤中，采用电子束蒸发或者溅射的方法形成下电极，在采用溅射的方法形成Al下电极时，采用的工艺条件如下：功率20W～300W；压强：0.1Pa～100Pa；Ar气流量：0.5sccm～100sccm，其厚度为15nm～300nm。

上述方案中，所述在下电极上形成金属氧化物层的步骤中，金属氧化物层采用电子束蒸发、化学气相沉积、脉冲激光沉积、原子层沉积、旋涂或溅射方法形成，在采用溅射WOx合金靶或反应溅射的方法形成金属氧化物层时，采用的工艺条件如下：功率25W～500W；压强：0.1Pa～100Pa；Ar气流量：0.5sccm～100sccm，其厚度为30nm～50nm。

上述方案中，所述在金属氧化物层之上形成有机功能材料层的步骤中，采用并五苯作为有机功能材料层，通过热蒸发的方法形成，工艺条件如下：压强：10^-4Pa；蒸发速度2埃/秒，其厚度为100nm～200nm。