[发明专利]一种有机双极型场效应晶体管及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及有机电子器件制备，特别是一种有机双极型场效应晶体管的构型和制备方法。

【背景技术】

有机场效应晶体管（OFET），因其良好的柔韧性、制造工艺简单、适合低温、低成本和大面积集成及在电子信息领域的巨大应用潜力而受到广泛关注。近年来随着单极型OFET发展到非晶硅器件的水平，实际的应用研究被提到了日程。OFET的重要应用领域之一是集成电路，而构筑高效的有机集成电路、高噪声容限、低功耗的互补电路是不可缺少的技术。这就需要OFET在双极型的模式下工作，即在单一器件中同时存在电子和空穴沟道。因而双极型有机场效应晶体管（AOFET）成为有机电子器件领域的研究热点。AOFET器件结构主要分为单层双极性材料、混合体异质结和双层异质结三种。其中双层异质结的AOFET由于可以方便有效的将高迁移率的P型和N型材料结合于同一晶体管而且有利于成膜的有序度，是实现制备高性能AOFET的重要方法。然而，虽然这种结构的AOFET研究取得了很大的进展，但与同种材料单极型器件相比，性能还低很多，两种载流子的注入也不平衡，很大程度上限制了其实际应用。金属源、漏极与有机材料之间的接触问题是影响AOFET器件性能提高的重要原因之一。因而，选择合适的金属电极材料，降低接触势垒是AOFET研究工作中亟待解决的问题。目前大多数报道的AOFET中均采用金属Au作为对称源、漏电极，Au虽然具有较高的功函数适用空穴的注入，但不利于电子的注入，不能形成两种载流子共存的传输沟道。金属Al相对于Au来讲，具有低成本、良好接触特性等优点，被广泛应用于集成电路，但是其功函数太低，影响空穴的注入。而高功函数的过渡金属氧化物(WO₃、MoO₃、V₂O₅)修饰金属电极，可以有效改善电极与有机半导体之间的接触，提高空穴的注入。因而，把用过渡金属氧化物材料修饰电极引进制备AOFET，对于降低其成本、提高其性能是一种新的重要途径。

【发明内容】

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种有机双极型场效应晶体管及其制备方法，该有机双极型场效应晶体管为在Al源、漏电极与P型有机半导体层之间插入V₂O₅修饰层的底栅中间接触结构，以提高器件双极型电流的平衡输出。

本发明的技术方案：

一种有机双极型场效应晶体管，为在Al源、漏电极与P型有机半导体层之间插入V₂O₅修饰层的底栅中间接触结构，由衬底、栅电极、电介质绝缘层、P型有机半导体层、V₂O₅修饰层、Al源、Al漏电极和N型有机半导体层组成并依次叠加，其中N型有机半导体层截面呈T型并分别与Al源、Al漏电极、V₂O₅修饰层和P型有机半导体层接触；所述衬底为玻璃；所述栅电极为氧化铟锡（ITO），电阻为10Ω/□，厚度为0.7cm；所述电介质绝缘层为有机物PMMA,M_w为996，000，厚度为390nm；所述P型有机半导体层为并五苯（Pentacene），纯度为99.99%，厚度为20nm；所述修饰层为过渡金属氧化物V₂O₅，纯度99.9%，厚度为10nm；所述源、漏电极为Al源、漏电极，厚度为10nm；所述N型有机半导体层为C₆₀，纯度为99.9%，厚度为30nm。

一种所述有机双极型场效应晶体管的制备方法，步骤如下：

1）在氧化铟锡（ITO）导电玻璃衬底上，将ITO图样化成栅电极，用去离子水、丙酮、异丙醇依次超声波清洗后放入红外线干燥箱里干燥1小时，以除去其表面多余的试剂，氧化铟锡电阻为10Ω/□，厚度为0.7cm；

2）在上述图样化栅电极衬底上利用旋涂甩膜方法旋涂一层PMMA作为绝缘层，PMMA浓度为50mg/ml，厚度为390nm，转速为：低速800转/分、高速1800转/分，旋涂之后，在120℃的Ar环境下退火处理2h；

3）在上述绝缘层上，以的速率真空蒸镀沉积并五苯有源层，纯度为99.99%，厚度为20nm，真空度为2×10^-4Pa；