[发明专利]一种三维结构的柔性有机场效应晶体管

说明书

【技术领域】

本发明属于有机半导体器件领域，特别是涉及一种三维结构的柔性有机场效应晶体管。

【背景技术】

随着对传统OFETs研究的深入，在功能化、集成化、溶液化等方面应用的研究已经有了 很大的发展，并成为当前有机电子学/分子电子学研究的一个前沿热点，与无机材料相比，有 机材料在低价、大面积、柔性电路中具有很多固有的优势.例如，其成膜工艺简单，材料种类 多，与柔性衬底相容，尺寸小量轻，成本低廉，很容易用旋涂和蘸涂技术进行大面积制备各种 柔性器件和电路等.此外，对于有机半导体材料，人们可以通过改变分子结构很容易地实现对 器件性能的调控，从而可以根据器件的应用要求来设计有机半导体材料.低成本、大面积柔 性显示、柔性传感器等领域的大规模产业化生产，其前景非常广阔。主要应用有：柔性显示 驱动、电子报纸、人体传感器、有源矩阵电路、低成本全打印柔性射频标签、商业化柔性射 频标签等。

传统的有机场效应晶体管的主要包括顶栅和底栅两种结构，其中顶栅又包括底接触型和 顶接触型两种，底栅又包括底接触型和顶接触型两种，由于OTFT有机材料本身的特性，有机场 效应晶体管一般采用底栅结构。所谓顶接触就是源漏电极在顶部、栅极在底部，而底接触是源 漏电极在底部、栅极在顶部。顶接触型OTFT的主要特点是，源漏极远离衬底，有机半导体层和 绝缘层直接相连，在制作的过程中可以采取对绝缘层的修饰改变半导体的成膜结构和形貌，从 而提高器件的载流子迁移率，同时该结构中半导体层受栅极电场影响的面积大于源漏在底部 的器件结构，因此具有较高的载流子迁移率；底接触型OTFT的主要特点是有机半导体层蒸镀 于源漏电极之上，且源漏电极在底的器件结构可以通过光刻方法一次性制备栅极和源漏电极， 工艺制备上可以实现简化，而且对于有机传感器来说，需要半导体层无覆盖地暴露在测试环境 中，此时源漏电极在底的器件结构就具有比较大的优势。

但是，现有平面结构的有机场效应晶体管由于许多原因会导致性能的局限性，例如受到 光刻技术的限制，沟道长度继续降低十分困难，加上有机场效应晶体管本身具有低迁移率的 特点，导致了输出电流较低、工作电压较高，工作频率较低；从器件层面上提高输出电流的 主要有两种方法即提高迁移率和降低沟道宽度；在沟道长度方面，由于平面结构的场效应在 降低沟道长度上受到了限制，我们采用垂直沟道制备的有机场效应晶体管，这种结构的场效 应晶体管沟道长度是由有机半导体层厚度决定的，而有机半导体层是采用蒸发的技术制备而 成，这种方式形成的薄膜均匀性好，厚度最小能达到几个纳米，由于沟道长度的大幅度降低， 源漏电流可以明显的得到提高，这种沟道长度在水平沟道的场效应晶体管中很难实现。在大 规模，高集成度的电路中，单层的器件是不能满足所需要求的，由于有机器件的厚度都很薄， 在实际电路应用中通常将多层器件叠加，这样节约空间，提高集成度；垂直沟道的有机场效 应晶体管的另一个重要特点在于其可以作为层与层之间的连接器件，将二维的电路扩展到了 三维的空间结构。综上所述，垂直沟道的场效应晶体管在未来有机集成电路中是必不可少的， 本发明对有机场效应晶体管电路的真正实现具有重要的意义。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种柔性有机三维结构场效应晶体管。

本发明提供的一种柔性有机三维结构场效应晶体管，其结构如图1所示，包括第一源电 极(101)、第二源电极(102)、第一漏电极(201)、第二漏电极(202)、电极延伸层(203)、 第一有机半导体层(301)、第二有机半导体层(302)、第一绝缘层(401)、第二绝缘层(402)、 栅电极(5)、柔性衬底(6)；