[发明专利]包含有机半导体材料的薄膜晶体管

说明书

本发明涉及一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括：电介质层，所述电介质层具有第一侧和相对的第二侧；源电极、与所述源电极分开的漏电极以及设置在所述源电极和所述漏电极之间并与所述源电极和所述漏电极接触的半导体部件，所述源电极、所述漏电极和所述半导体部件设置为邻近所述电介质层的所述第一侧；以及栅电极，所述栅电极设置为邻近所述电介质层的与所述半导体部件相对的所述第二侧；其中所述半导体部件包含基于芳烃‑双(二甲酰亚胺)的一种或多种n型有机半导体材料，并且其中所述薄膜晶体管具有测量为从所述源电极到所述漏电极的最短路径的不超过20μm的沟道长度。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月20日提交的美国临时专利申请号62/769756和2018年12月6日提交的欧洲专利申请18210830.8的权益，其每一者都全文据此以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及有机半导体材料和包含有机半导体材料的器件的领域。更具体地，本发明涉及包含基于芳烃-双(二甲酰亚胺)的n型有机半导体材料的薄膜晶体管。

背景技术

使用有机半导体作为电荷承载层的部件的电子器件可提供诸如机械灵活性、较低制造成本以及使用印刷方法的低温环境制造工艺的优点。这些优点使得器件包括电子纸、柔性有机发光二极管(OLED)、射频识别(RFID)技术、太阳能电池、发光晶体管(OLET)和传感器成为可能。这些技术的关键是薄膜晶体管(TFT)，或更具体地，是基于有机半导体(OFET)的场效应晶体管，其中当使用两个独立的电势时，半导体起到电流调制器和切换器的作用。

目前开发基于电子传输(n型)有机半导体材料的薄膜晶体管的努力受到化学不稳定性和/或不良器件性能的阻碍。具体地，常规n型有机半导体材料容易受到环境条件(例如，空气)和溶液处理的影响，从而例如有碍于将该材料配制成用于廉价印刷工艺的油墨。因此，包含此类材料的TFT是昂贵的、低效的和/或无效的。另外，包含常规n型有机半导体材料的TFT的小型化当前受到接触电阻的限制，这在减小晶体管沟道长度时限制了载流子迁移率。

因此，仍然需要可在普通溶剂中加工的稳健的n型有机半导体材料。进一步需要在短沟道晶体管中具有高载流子迁移率的n型有机半导体材料。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括：

电介质层，该电介质层具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；

源电极、与源电极分开的漏电极以及设置在源电极和漏电极之间并与源电极和漏电极接触的半导体部件，源电极、漏电极和半导体部件设置为邻近电介质层的第一侧；以及

栅电极，该栅电极设置为邻近电介质层的与半导体部件相对的第二侧；

其中所述半导体部件包含选自由以下项组成的组的一种或多种化合物：

其中薄膜晶体管具有测量为从源电极到漏电极的最短路径的沟道长度，该沟道长度不超过20μm。

鉴于本文的公开内容，本发明的其他方面对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的具有底栅-顶接触配置的薄膜晶体管的示意性剖视图。

图2是根据本发明的一个实施例的具有底栅-底接触配置的薄膜晶体管的示意性剖视图。

图3是根据本发明的一个实施例的具有顶栅-底接触结构配置的薄膜晶体管的示意性剖视图。

图4是根据本发明的一个实施例的具有顶栅-顶接触配置的薄膜晶体管的示意性剖视图。

图5是根据本发明的一个实施例的薄膜晶体管的部分示意性顶视图。