[发明专利]一种以高介电、宽带隙金属氧化物为绝缘层的有机薄膜晶体管及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种以高介电、宽带隙金属氧化物为绝缘层的有机薄膜晶体管，其特征在于：包括衬底以及在衬底上依次设置的栅极、金属氧化物绝缘层薄膜、有机有源层和源漏电极；

所述的金属氧化物为氧化铪、氧化钇和氧化钛中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的以高介电、宽带隙金属氧化物为绝缘层的有机薄膜晶体管，其特征在于：

所述的衬底为玻璃、石英、单晶硅、蓝宝石和塑料中的至少一种；

所述的栅极的材料为ITO、铝和钼中的至少一种；

所述的有机有源层的材料为并五苯；

所述的源漏电极的材料为Al和Mo中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的以高介电、宽带隙金属氧化物为绝缘层的有机薄膜晶体管，其特征在于：

所述的衬底为玻璃；

所述的栅极的材料为ITO；

所述的源漏电极的材料为Al。

4.根据权利要求3所述的以高介电、宽带隙金属氧化物为绝缘层的有机薄膜晶体管，其特征在于：

所述的金属氧化物绝缘层薄膜的厚度为80～120nm；进一步为90～100nm；

所述的栅极的厚度为100～150nm；进一步为150nm；

所述的有机有源层的厚度为30～50nm；进一步为40nm；

所述的源漏电极的厚度为90～120nm；进一步为100nm。

5.权利要求1～4中任一项所述的以高介电、宽带隙金属氧化物为绝缘层的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)采用直流磁控溅射在衬底表面沉积一层栅极材料，清洗烘干，得到栅极；

(2)在步骤(1)制备的栅极上旋涂绝缘材料前驱体溶液，然后进行退火处理，得到金属氧化物绝缘层薄膜；

(3)采用热蒸镀方法在步骤(2)得到的金属氧化物绝缘层薄膜上沉积有机有源层；

(4)采用直流磁控溅射在步骤(3)的有机有源层薄膜表面沉积一层源漏电极材料，得到以高介电、宽带隙金属氧化物为绝缘层的有机薄膜晶体管。

6.根据权利要求5所述的以高介电、宽带隙金属氧化物为绝缘层的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的绝缘材料前驱体溶液通过如下方法制备：将绝缘材料前驱体溶于溶剂中，得到绝缘材料前驱体溶液；

所述的绝缘材料前驱体为八水合氧氯化铪、六水合硝酸钇和四异丙醇钛中的至少一种；

所述的溶剂为乙二醇单甲醚和乙二醇中的至少一种；

所述的绝缘材料前驱体溶液的浓度不大于0.6mol/L；进一步为0.4～0.5mol/L。

7.根据权利要求5或6所述的以高介电、宽带隙金属氧化物为绝缘层的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的直流磁控溅射的具体条件为：本底真空度为4×10^-6mTorr，采用Ar离子轰击栅极靶材，溅射气压为5mTorr，O₂/Ar流量比为0％，溅射功率为80W，溅射时间为3000s；

步骤(2)中所述的旋涂的具体条件为：旋涂转速为4000～6000rpm，每次旋涂时间为30～40s，旋涂次数为1～5次，每次旋涂之间预退火温度为200～400℃，预退火时间为3～5min；

步骤(2)中所述的退火的具体条件为：退火温度为200～400℃，退火时间为1～2h；

步骤(3)中所述的热蒸镀的具体条件为：本底真空度为4～6×10^-7Torr，沉积速率为0.04nm/s；

步骤(4)中所述的直流磁控溅射的具体条件为：本底真空度为4×10^-6mTorr，采用Ar离子轰击源漏电极靶材，溅射气压为1mTorr，O₂/Ar流量比为0％，溅射功率为100W，溅射时间为1800s。