[发明专利]一种全溶液化制备柔性薄膜晶体管的制备方法

权利要求书

1.一种全溶液化制备柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备半导体层：将P3HT粉末添加在氯代苯中形成质量浓度为1％～2％的有机半导体溶液，静置后用筛网过滤备用；然后将过滤后的有机半导体溶液旋涂到衬底上形成一层P3HT薄膜，所述P3HT薄膜作为晶体管的半导体层，再将旋涂有P3HT薄膜的衬底放进烘箱进行退火处理；

(2)将退火处理后的衬底固定在纺丝设备的运动平台所承接的接收基板上，并使P3HT薄膜朝上，再在纺丝设备上安装同轴喷嘴，所述同轴喷嘴位于所述P3HT的上方并且其出口朝下，其中所述同轴喷嘴具有同轴设置的外筒和设置在所述外筒内的内筒并且所述外筒和内筒的出口重合，调节高压发生器，使得施加在运动平台和同轴喷嘴之间的电压为1.5～1.9kV，将导电溶液Ⅰ和有机聚合物溶液Ⅱ分别加入同轴喷嘴的内筒和外筒中并控制导电溶液Ⅰ和有机聚合物溶液Ⅱ的流量分别为200～400nl/min和800～1200nl/min，则导电溶液Ⅰ和有机聚合物溶液Ⅱ在同轴喷嘴的出口处形成泰勒锥并流出到由运动基板带动进行移动的P3HT薄膜上，所述导电溶液Ⅰ和有机聚合物溶液Ⅱ在P3HT薄膜上形成一条同轴双层定向纤维，所述同轴双层定向纤维中，由导电溶液Ⅰ形成的内层作为晶体管的栅极，由有机聚合物溶液Ⅱ形成的外层作为晶体管的介电层；

(3)电喷印制备源极和漏极：待同轴双层定向纤维固化后，使用导电溶液Ⅲ对着固化后的同轴双层定向纤维进行喷印，导电溶液Ⅲ落在同轴双层定向纤维上后会滑向同轴双层定向纤维的两侧，并且固化形成导电膜Ⅰ和导电膜Ⅱ，导电膜Ⅰ、同轴双层定向纤维和导电膜Ⅱ两两之间存在间隙，所述导电膜Ⅰ和导电膜Ⅱ分别作为晶体管的源极和漏极。

2.根据权利要求1所述的一种全溶液化制备柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中将P3HT粉末添加在氯代苯中，在60～70℃的温度下使用80～120W的超声溶解1～2h，然后在60～70℃温度下磁力搅拌2～3h后形成质量浓度为1％～2％的有机半导体溶液。

3.根据权利要求1所述的一种全溶液化制备柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中有机半导体溶液在静置30～60min后用孔径为0.02～0.04um的筛网过滤备用。

4.根据权利要求1所述的一种全溶液化制备柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的衬底为PI薄膜，将厚度为30-50um的PI薄膜剪裁成1cm*1cm～5cm*5cm的方块，PI薄膜先后用丙酮、无水乙醇、去离子水各超声清洗10～15min，最后用氮气吹干，然后再将过滤后的有机半导体溶液旋涂到PI薄膜上。

5.根据权利要求1所述的一种全溶液化制备柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中旋涂时转速1500～2000r/min，旋涂时间75～90s，P3HT薄膜的厚度为50-100nm。

6.根据权利要求1所述的一种全溶液化制备柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中旋涂有P3HT薄膜的衬底在烘箱内退火处理时，烘箱抽真空，并且烘箱内的温度为100～120℃，退火处理时间为30～45min。

7.根据权利要求1所述的一种全溶液化制备柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述同轴喷嘴的出口与所述P3HT薄膜之间的距离为10～20mm。

8.根据权利要求1所述的一种全溶液化制备柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中采用流量泵Ⅰ和流量泵Ⅱ来分别控制所述导电溶液Ⅰ和有机聚合物溶液Ⅱ的流量。

9.根据权利要求1所述的一种全溶液化制备柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中导电溶液Ⅰ中加入PEO，PVP和/或PS有机工艺材料，然后再磁力搅拌均匀，以便实现电纺直写。

10.根据权利要求1所述的一种全溶液化制备柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，导电溶液Ⅰ和导电溶液Ⅲ所用到的溶剂都不与有机聚合物溶液Ⅱ的溶剂相溶，且导电溶液Ⅰ和有机聚合物溶液Ⅱ不发生萃取，有机聚合物溶液Ⅱ中的溶质不溶于导电溶液Ⅲ。