[发明专利]聚噻吩薄膜场效应晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子导电材料的制作领域，更确切的说，尤其涉及一种聚噻吩薄膜场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

有机薄膜晶体管(Organic Thin Film Transistor，OTFT)具有材料来源广泛、与柔性衬底兼容、成膜技术多、轻型、可低温制造、制造成本低等诸多优点，可被广泛应用于全有机有源矩阵显示、记忆组件、智能卡、电子标签以及大面积传感阵列等领域。有机半导体材料在OTFT中作为有源层部分，主要起着载流子传输的作用，其内部为注入式导电，注入效率的高低决定电流的大小，进而决定OTFT的性能。

聚噻吩是一种具有优良传输性能的半导体聚合物，通常用作OTFT中有源层的材料制备。但聚噻吩的功函数与金属电极之间的差距，导致载流子注入并不理想，影响聚噻吩与源、漏电极之间的接触，进而影响晶体管的性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供聚噻吩薄膜场效应晶体管及其制作方法，能提高载流子的注入效率，改善功函数匹配的问题。

本发明其中一种聚噻吩薄膜场效应晶体管制作方法，这种聚噻吩薄膜场效应晶体管包括栅电极、绝缘层、有源层、源电极和漏电极，其制作方法的特别之处在于，所述有源层包括聚噻吩薄膜，在所述聚噻吩薄膜与源电极、漏电极的连接部加入具有导电性质的掺杂剂。

其中，所述掺杂剂包括BF₄^-、ClO₄^-、PF₆^-、I₂或FeCl₃中的一种。

其中，掺杂剂的加入方法为喷墨打印，气体喷印，离子注入或溶液滴加法。

其中，所述掺杂剂用量为10^-12~10^-5mmol。

其中，所述聚噻吩薄膜厚度为100~1000nm。

这种制作方法适用于制作顶栅-顶接触型或底栅-顶接触型的聚噻吩薄膜场效应晶体管。

本发明还提供这种聚噻吩薄膜场效应晶体管的结构：包括基底、栅电极、源电极和漏电极、绝缘层和有源层，所述有源层由含掺杂剂的聚噻吩薄膜组成，所述掺杂剂集中于所述有源层及源电极、漏电极的连接部。

其中，所述掺杂剂包括BF₄^-、ClO₄^-、I₂、FeCl₃、PF₆^-中的一种。

其中，所述掺杂剂的加入方法为喷墨打印、气体喷印、离子注入或溶液滴加法中的一种。

其中，所述掺杂剂为10^-12~10^-5mmol。

其中，所述聚噻吩薄膜100~1000nm。

这种聚噻吩薄膜场效应晶体管是顶栅-顶接触型或底栅-顶接触型。

有益效果：

本发明通过对薄膜场效应晶体管的有源层进行改进，在聚噻吩薄膜与源、漏电极对的接触部位处引入掺杂剂，提高了聚噻吩薄膜的导电性性能，提高载流子的注入效率，从而改善聚噻吩与金属源、漏电极功函数匹配的问题。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面，将结合附图对本发明的实施例作详细说明。

实施例1

本实施例提供一种底栅-顶接触型聚噻吩薄膜场效应晶体管及其制备方法。本实施例的通薄膜场效应晶体管结构如图1所示，从下至上依次包括基底1、栅电极2、绝缘层3、由聚噻吩薄膜5a和掺杂剂构成的有源层5以及源电极4a、漏电极4b。

这种薄膜场效应晶体管的制备步骤包括：

配制聚噻吩溶液和掺杂剂：将聚噻吩溶解到氯仿中，形成聚噻吩溶液浓度为0.1mmol/L；将LiBF₄分散到氯仿溶液中，配制成浓度为0.1mmol/L的掺杂剂。

步骤Ⅰ：在基底1上磁控溅射一层100nm的栅电极2，该栅电极2的材质为n型重掺杂Si，掺杂材料为磷。

然后在栅电极2的n型Si(100)晶面上通过热氧化一层300nm的SiO₂作为绝缘层3，再依次用丙酮、乙醇、纯净水超声40分钟清洗SiO₂表面，然后用N₂气吹干，放入120℃真空烘箱中放置10分钟烘干待用。