[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

说明书

本发明公开了一种以高介电、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。本发明提供的有机薄膜晶体管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。本发明通过采用粗糙度低的金属氧化物绝缘层薄膜(通过AFM测试，粗糙度均在0.2nm以下)，使绝缘层薄膜与有源层薄膜之间接触更好，更容易形成导电沟道，有源层中的载流子与空穴的更容易形成，且减少缺陷对载流子的捕获作用，使器件迁移率提高且阈值电压降低；同时，禁带间隙宽使得器件击穿电压更大、漏电流更小，使器件耐击穿性以及低功耗性得到提升。

技术领域

本发明属于半导体材料领域，尤其涉及一种以高介电、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。

背景技术

薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)作为主动式矩阵液晶显示屏(active-matrix LCD，AMLCD)和主动矩阵有机发光二极体(active-matrix OLED，AMOLED)像素中的重要开关元器件，在液晶显示中起着至关重要的作用，可以说TFT性能的优化与改善直接关系到显示质量的发展。而有机薄膜晶体管(Organic Thin Film Transistor,OTFT)是近年兴起的一种薄膜晶体管，以有机聚合物材料作为半导体材料制备薄膜晶体管，可以满足人们对柔性器件的追求。然而现在的OTFT通常以SiO₂、氧化铝或有机介电材料作为绝缘层，由于SiO₂、氧化铝介电常数较低仍存在着迁移率低和阈值电压高，而有机介电材料则存在着粗糙度高的问题，与有机半导体接触特性不好，制备的器件存在着接触电阻大，阈值电压高等问题，且常用的沉积方法为真空制备法，制备条件苛刻且成本高，限制了其进一步发展。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种以高介电、宽带隙金属氧化物为绝缘层的有机薄膜晶体管。

本发明的另一目的在于提供上述以高介电、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。

本发明的再一目的在于提供上述以高介电、宽带隙金属氧化物为绝缘层的有机薄膜晶体管的应用。

为实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：

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，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；所述的金属氧化物优选为氧化铪、氧化钇和氧化钛中的至少一种。

所述的金属氧化物绝缘层薄膜的厚度优选为80～120nm；更优选为90～100nm。

所述的衬底优选为玻璃、石英、单晶硅、蓝宝石和塑料中的至少一种；更优选为玻璃。

所述的栅极的材料优选为氧化铟锡(ITO)、铝和钼中的至少一种；更优选为ITO。

所述的栅极的厚度优选为100～150nm；更优选为150nm。

所述的有机有源层的材料优选为并五苯。

所述的有机有源层的厚度优选为30～50nm；更优选为40nm。

所述的源漏电极的材料优选为Al(铝)和Mo(钼)中的至少一种；更优选为Al。

所述的源漏电极的厚度优选为90～120nm；更优选为100nm。

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，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；