[发明专利]一种有机薄膜晶体管及提高有机薄膜晶体管迁移率的方法

说明书

本发明涉及一种有机薄膜晶体管及提高有机薄膜晶体管迁移率的方法。该有机薄膜晶体管采用底栅顶接触结构，器件从下往上依次是一定尺寸的带有一定厚度二氧化硅氧化层的硅片，有机半导体聚合物薄膜，以及通过热蒸发的方式制作的源漏电极。本发明制作的有机薄膜晶体管器件，其有源层在制备完成后，将硅片置于如图所示装置中进行溶剂蒸汽退火处理，同时，在该装置两侧的电极基板上施加一定大小的电场，通过电场增加有源层分子排列的有序性，从而提高该薄膜晶体管的迁移率和相关电学性能。本发明所述的溶剂蒸汽退火及加电场处理的方式，其方法简单，易操作，投入成本低，且得到的有机薄膜晶体管迁移率有较大提升。

技术领域

本发明属于有机光电材料领域，涉及一种有机薄膜晶体管及提高有机薄膜晶体管迁移率的方法。

背景技术

有机薄膜晶体管是一种利用有机材料代替传统无机材料的半导体器件。和传统无机半导体材料相比，有机材料具有更多的优点，例如在室温条件下就可以通过旋涂、喷墨打印聚合物和有机小分子材料得到有源层，制作温度低实现低成本化。而且有机材料具有原料易得、可大面积化、柔性化等优点，所以未来的发展前景广阔。然而有机薄膜晶体管的载流子迁移率还与传统的薄膜晶体管材料有一定的差距，也是阻碍其商业化的一个主要原因。因此提高有机薄膜晶体管的迁移率是急需解决的一个问题。

有机薄膜晶体管的研究核心为有机半导体材料，而体现其性能的是相应的载流子迁移率。有机分子通过范德华力结合在一起，分子间的电子云几乎不重叠，所以在有机材料中，载流子主要是通过分子间π-π键的堆叠进行链间跳跃传输。因此增强分子间的π-π键堆叠，改善分子排列的规整性和有序性是提高载流子迁移率的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机薄膜晶体管及提高有机薄膜晶体管迁移率的方法，通过在有机薄膜晶体管的有源层成膜后，将硅片置于带有蒸汽退火溶剂和加电场装置的玻璃器皿中进行溶剂蒸汽退火处理，使有源层分子结构重新进行组装，同时，在该装置两侧的电极基板上施加一定大小的电场，提高有源层分子排列的有序性和取向性，从而提高该薄膜晶体管的迁移率和相关电学性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种有机薄膜晶体管，所述有机薄膜晶体管为底栅顶接触结构，从下往上依次为基底、有源层、源漏电极，所述基底包括基底硅片和绝缘层，所述基底硅片为生长有一层二氧化硅的硅片，该硅片既为衬底又为栅极，所述绝缘层为二氧化硅层，所述有源层为有机半导体聚合物薄膜，所述源漏电极包括源极和漏极。

在本发明一实施例中，所述源漏电极通过热蒸发方式制作而成；所述源漏电极材料为金/银/铝。

在本发明一实施例中，所述二氧化硅层的厚度为80~320nm。

在本发明一实施例中，所述有源层采用的材料为有机材料，即为有机小分子材料、有机共轭聚合物材料的混合物溶解于有机溶剂中，或者为一种或两种的共轭聚合物材料的混合物溶解于有机溶剂中。

在本发明一实施例中，所述有机半导体聚合物薄膜是通过旋涂、刮涂或打印的方式制备，所述有源层的厚度为20~100nm。

在本发明一实施例中，所述有源层制备完成后的处理方式为：将制备完的有源层置于带有蒸汽退火溶剂和加电场装置的玻璃器皿中，同时，在该加电场装置两侧的电极基板上施加一定大小的电场。

本发明还提供了一种提高上述所述的一种有机薄膜晶体管迁移率的方法，包括如下步骤，

S1：以生长有一层二氧化硅的硅片为基底，将其在丙酮、异丙醇、三氯甲烷中分别超声10分钟，并氮气吹干；

S2：将有机材料以一定比例溶解于有机溶剂中；

S3：溶解完全后，通过旋涂/刮涂/打印的方式在步骤S1所述的硅片上制备有源层；

S4：在有源层成膜后，迅速将硅片置于带有蒸汽退火溶剂和加电场装置的玻璃器皿中，处理一预定时间；