[发明专利]一种双极性聚合物场效应晶体管及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种双极性聚合物场效应晶体管及其制备方法与应用，属于有机电子 学领域。

背景技术

有机/聚合物场效应晶体管由于其在柔性电子纸，智能卡片和平板显示等方面的巨 大应用前景，倍受国内外广大科研工作者的关注。从1980年起，有机/聚合物半导体 材料作为有机/聚合物场效应晶体管的重要组成部分，一直是大家研究的重点。随着给 体-受体共轭聚合物的快速发展，其空穴迁移率已经达到了前所未有的水平。然而，目 前绝大多数的有机聚合物半导体材料只展示出单极性，只有很少一部分能被测试到双 极性；双极性半导体聚合物材料的研究将是迫切需要的，因为其在逻辑电路能耗方面 非常小。

另外，器件制备工艺的发展也带动着有机/聚合物场效应晶体管改善其性能，甚至 展现出很好的双极性。考虑到聚合物半导体材料的溶解性好，可以大面积溶液法加工 制备，其在高性能场效应晶体管器件和电路方面起了非常关键性的作用。众所周知， 绝缘层和半导体层间的界面是有机/聚合物场效应晶体管器件性能的关键所在；科研工 作者大多数都是从半导体材料角度去改善界面(H.Yan,Z.H.Chen,Y.Zheng,C. Newman,J.R.Quinn,F.Dotz,M.Kastler,A.Facchetti,Nature457(2009)679-686)，其实 从绝缘层材料角度去改变界面也是一个很好的办法。国际上已有课题组尝试使用不同 的绝缘层材料制备有机/聚合物场效应晶体管器件，虽然他们通过这个方法能单方面地 改善了一种载流子(电子或者空穴)的迁移率，但会不同程度地降低另一种载流子(空 穴或电子)的迁移率(K.J.Baeg,D.Khim,S.W.Jung,M.Kang,I.K.You,D.Y.Kim,A. Facchetti,Y.Y.Noh,Adv.Mater.24(2012)5433-5439；E.J.Meijer,D.M.DeLeeuw,S. Setayesh,E.VanVeenendaal,B.H.Huisman,P.W.M.Blom,J.C.Hummelen,U.Scherf,T. M.Klapwijk,Nat.Mater.2(2003)678-682)。目前，现有方法均不能做到提高有机/聚合 物场效应晶体管的双极性传输性能，即均不能做到电子和空穴迁移率都得到同时提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种双极性聚合物场效应晶体管及其制备方法与应用。本发 明双极性聚合物场效应晶体管的电子和空穴的迁移率都得到了提高，且其制备方法简 单易行。

本发明提供了一种双极性聚合物场效应晶体管，它由下至上依次为衬底、源漏电 极、半导体层、绝缘层、栅极电极；

所述绝缘层的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。

上述的晶体管中，所述衬底的材料为硅片和/或玻璃；

所述源漏电极的材料为金；

所述源漏电极的厚度可为20～30纳米，具体可为20纳米或20～28纳米。

上述的晶体管中，所述半导体层的厚度可为30～50纳米，具体可为30纳米或30～45 纳米；

所述半导体层的材料为具有双极性特性的聚合物材料，具体地，所述具有双极性 特性的聚合物材料为聚[2,6-双(2-辛基十二烷基)-1,4,5,8-萘酰亚胺-alt-5,5’-二(1,1’-连 二噻吩)噻吩]共聚物和聚[2,6-双(2-辛基十二烷基)-1,4,5,8-萘酰亚胺-alt-5,5’-二(噻吩-2- 基)-2,2’-(反式)-2-(2-(噻吩-2-基)乙烯基)噻吩]共聚物，分别简称P(NDI2OD-T2)和 PNVT-8；

所述半导体层的材料的重均分子量可为10～100千道尔顿，具体可为40～70千道 尔顿；所述聚合物半导体具体采用的P(NDI2OD-T2)和PNVT-8的重均分子量分别为 43.4千道尔顿和64.1千道尔顿；

所述绝缘层的厚度可为850～1000纳米，具体可为1000纳米或900～1000纳米；

所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量可为120～1000千道尔顿，具体可为120千 道尔顿、550千道尔顿、1000千道尔顿、120～550千道尔顿或550～1000千道尔顿；

所述栅极电极的厚度可为80～100纳米，具体可为85～100纳米或100纳米；

所述栅极电极的材料为金和/或铝。