[发明专利]可直接在半导体表面光刻且功函数可调的PDEOT:PSS功能墨水

说明书

本发明公开了一种可直接在半导体表面光刻且功函数可调的PDEOT:PSS功能墨水，制备方法，包括：将聚合物PEDOT:PSS溶液、表面活性剂、光引发剂、光交联剂和电子掺杂剂混合均匀，得到所述PDEOT:PSS功能墨水，选择基于溶液法制备作为电极的墨水层，可以避开在热蒸发过程中，金属离子会渗透到有机半导体层中，破坏分子堆积结构，影响场效应晶体管性能。同时通过调节功函数可以解决墨水层与有机半导体层的能级不匹配，降低注入势垒，使得器件性能提高。

技术领域

本发明属于光刻技术领域，具体来说涉及一种可直接在半导体表面光刻且功函数可调的PDEOT:PSS功能墨水。

背景技术

目前，有机场效应晶体管的发展势头迅猛，对其的研究也日益深入。有机场效应晶体管是一种由电极、介电层以及有机半导体层三部分组成的三端器件，其工作原理与传统无机场效应晶体管类似。传统的有机场效应晶体管主要包括底栅和顶栅两种结构，其中底栅和顶栅结构又分别包括顶接触和底接触两种结构。而在有机场效应晶体管几种结构中，顶接触结构的性能最佳。这种结构需要将源、漏电极制备到半导体层上面，常用的制备技术是采用贵金属作为电极，通过热蒸镀的方法进行制备。但是这就带来了一些问题。第一种是：在热蒸发过程中。金属离子会渗透到半导体膜中，破坏分子堆积结构，影响器件性能。第二种是：金属与有机半导体的能级不匹配，在电荷传输过程中存在电子(空穴)的注入势垒，会产生过大的接触电阻，而限制器件性能提高。

针对以上两个问题，需要开发新的导电材料，除去传统的金属材料，基于有机化合物的导体材料可兼容包括溶液法在内的多种器件制备方法。因此将目光放在了液态导电材料上。

但是目前液态导电材料图案化最常用的方法光刻法和喷墨打印法。而传统的光刻方法存在一些缺点：成本高，工艺繁琐，并且光刻胶、显影液中复杂的有机溶剂会对半导体表面产生损害。因此传统的光刻方法难以在半导体表面制备电极。而喷墨印刷法，尽管其成本与工艺难度低于光刻工艺。但是其在大面积器件制备方面存在局限性，并且对墨水要求很高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种PDEOT:PSS功能墨水的制备方法，该制备方法通过简单的一步光刻法成功实现了半导体表面聚合物电极的图案化，同时由于所用的显影液为超纯水，避免了制备过程中对有机半导体层表面的破坏。基于本发明所述方法可以得到大面积、均匀的图案化阵列，不需要对聚合物电极进行二次图案化刻蚀。

本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的PDEOT:PSS功能墨水，该PDEOT:PSS功能墨水可直接在半导体表面光刻且功函数可调。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种PDEOT:PSS功能墨水的制备方法，包括：将聚合物PEDOT:PSS溶液、表面活性剂、光引发剂、光交联剂和电子掺杂剂混合均匀，得到所述PDEOT:PSS功能墨水，其中，所述聚合物PEDOT:PSS溶液的质量份数、表面活性剂的体积份数、光引发剂的质量份数、光交联剂的质量份数和电子掺杂剂的质量份数的比为1：(2*10^-3-10*10^-3)：(0.5-1)：(5-15)：(10-50)，所述电子掺杂剂为给电子掺杂剂或吸电子掺杂剂，所述体积份数的单位为mL，所述质量份数的单位为mg。

在上述技术方案中，所述聚合物PEDOT:PSS溶液为聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)；

所述表面活性剂为非离子型含氟表面活性剂；

所述光引发剂为2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮；

所述光交联剂为PEGDA(聚(乙二醇)二丙烯酸酯)；

所述吸电子掺杂剂为全氟磺酸树脂；

所述给电子掺杂剂为PEGDA(聚(乙二醇)二丙烯酸酯)。