[发明专利]一种基于PMMA掺杂小分子的高迁移率晶体管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于PMMA掺杂小分子的高迁移率晶体管的制备方法，其包括以下步骤：S1：制备C8‑BTBT与PMMA混合溶液；S2：衬底清洗：选取含二氧化硅的P型重掺硅片，裁剪后对其进行清洗；S3：制备C8‑BTBT有源层和PMMA修饰层：在衬底上用滴管铺满由步骤S1配置得到的C8‑BTBT与PMMA混合溶液，在2000～3000rpm的转速下旋涂40s；S4：对旋涂好的薄膜进行热处理；S5：制备氧化钼缓冲层；S6：制备源漏电极。该制备方法简单、制得的有源层表面缺陷少，制得的晶体管器件性能得到提高。本发明还提供一种采用上述制备方法制备而成的晶体管，其迁移率可达到10.40cm²/(V·S)，开关比大，开态电流大，性能较现有技术有了显著的提升。

技术领域

本发明涉及有机电子学技术领域，特别是涉及一种基于PMMA掺杂小分子的高迁移率晶体管及其制备方法。

背景技术

有机电子柔性器件在过去的30年间受到了学术界和社会工业的广泛关注，是未来柔性电子显示器件的一个重要发展方向，特别是在最近5-10年间，有机电子学在多个应用领域取得了长足的进展，如有机场效应晶体管、有机太阳能电池、生物传感器、TFT阵列、有机发光二极管等。目前有机材料与器件已经由基础研究逐步走向产业化，在应用生产中具有制作工艺简单、可弯曲、多样和成本低等特性；随着器件的处理加工温度越降越低，制备过程中相对需要的能耗也降低，从而在柔性显示突出了巨大的优势；未来OTFT器件尺寸能做得更小，集成度更高，将会大大提高其运算速率以及计算处理能力。有机薄膜晶体管已经成为一个发展迅速、前途光明的重要研究领域。

以有机聚合物为有源层制成的晶体管，其电学性能可通过对有机分子结构进行适当的修饰而得到满意的结果；有机物易于获得，但是大多数相对难以溶解，常常需要用到热蒸镀、脉冲激光沉积、化学气相沉积乃至原子层沉积等高真空、高能耗等方法制备，制备工艺复杂，且制备的器件往往具有较低的迁移率(小于1cm²/(V·S))，这在一定程度上不利于工业上的生产和产业化的推广。使用可溶的有机小分子材料，并通过溶液法制备有机半导体的有源层，在很大的程度上简化了有机场效应晶体管的制备过程，它不需要高真空、高能耗的器件，故可以有效地降低器件成本。如若将绝缘层、有源层全部使用溶液法制备，便可以得到所谓的“全溶液法”制备的晶体管。

与现有的主流的使用热蒸镀等方法相比较，溶液法制备的有机场效应晶体管OTFT具有以下特点：摒弃高真空、高能耗的设备，进一步减少制备成本，工艺过程大大简化，便于产业化大规模生产。材料来源较广，同时环境友好，发展潜力大。这些特点符合社会发展和技术进步的趋势，因此，它的出现和进展在国际上引起广泛关注，很多大公司和研发机构竞相投入研发，特别是欧洲已形成研发联盟，OTFT的性能(载流子迁移率)以平均每两年提高十倍的速度在发展，目前溶液法制备的有机场效应晶体管综合性能已经达到了目前商业上广泛使用的非晶硅TFT水平(0.7cm²/(V·S))。可以说，用溶液法制备的有机薄膜晶体管将会成为新一代平板显示的主流技术。但就目前而言还存在着一些待解决的问题：(1)有机小分子溶解性较差，溶液法制备较困难；(2)所制备器件迁移率较低，一般都在1cm²/(V·S)以下，开关比较低，阻碍器件的进一步使用；(3)溶液法制备的有源层表面存在缺陷较多，薄膜连续性不好，表面粗糙度较大，严重影响载流子传输，导致迁移率降低；(4)有源层与绝缘层结合不好，导致器件电学稳定性较差。为了未来有机薄膜晶体管产业化的推广，以及更深一步的应用，降低溶液法制备过程中有源层的缺陷和进一步提高器件迁移率是学术界和工业界所面临的一个巨大的挑战。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种基于PMMA掺杂小分子的高迁移率晶体管的制备方法，其制备方法简单、有源层表面缺陷少，制得的器件性能得到提高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于PMMA掺杂小分子的高迁移率晶体管的制备方法，包括以下步骤：