[发明专利]一种基于p‑6p/C8‑BTBT复合材料的OFET管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机半导体器件，具体涉及基于对六联苯(p-6p)/2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩（C8-BTBT）复合材料的OFET管及其制备方法。

背景技术

有机场效应晶体管（(organicfieldeffecttransistor，OFET）因其轻便，柔软可折叠，低成本和制备工艺简单等诸多优势受到广泛关注。OFET管包括栅极、绝缘层、有源层、源极和漏极，2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩（C8-BTBT）是目前p型OFET管有源层的重点选用材料，以C8-BTBT制备的OFET管性能优良，完全可以达到甚至超越非晶硅晶体管的水平。但是，用C8-BTBT制备OFET管有源层一般采用液相法，所述液相法就是将C8-BTBT溶解在溶剂中，用旋涂、浸渍或者滴注溶液的方法制备微米尺度的C8-BTBT有机薄膜。但是，以液相法制得的OFET管有源层表面粗糙度较大，OFET管的导电沟道主要形成于有源层与绝缘层交界的10nm范围内，交界处粗糙的有源层表面导致器件性能降低。另外，在绝缘层上以蒸镀法制备C8-BTBT有源层，由于粗糙的绝缘层表面陷阱过多会出现捕获载流子的现象，OFET管性能仍然较低。

在改进有源层表面形貌和提高OFET管性能方面，现有技术存在一种技术偏见，就是提高绝缘层表面上的有机半导体材料的纯度，减少杂质的引入，但这样的做法增加了制备OFET管的技术难度，且效果不明显。

发明内容

针对现有OFET管存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于对六联苯(p-6p)/C8-BTBT复合材料的OFET管，它能提高OFET管性能，且能降低OFET管制备难度，制备工艺简单。本发明还提供该OFET管的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于p-6p/C8-BTBT复合材料的OFET管，它包括栅极、绝缘层、有源层、源极和漏极，有源层为p-6p/C8-BTBT复合材料，在绝缘层表面上覆盖p-6p层，在p-6p层上结晶C8-BTBT层，形成有序晶体状有机薄膜。

本发明提供的上述OFET管的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、ITO基片的预处理：用镀有ITO的玻璃基片作为衬底，ITO作为栅极；将切割好的ITO基片分别置于清洗液、去离子水、氯仿、丙酮和异丙醇中各超声清洗，用氮气枪吹干基片后用紫外臭氧清洗，再将基片置于真空烘干箱中烘干，转而在热环境下干燥；

步骤2、在基片上旋涂绝缘层：用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为绝缘层；将PMMA溶于苯甲醚中，配置浓度为4~10wt%的PMMA溶液，将溶有PMMA的苯甲醚溶液旋涂在ITO基片上，在真空干燥箱内退火，然后取出用氮气枪吹干；

步骤3、蒸镀p-6p/C8-BTBT复合材料：以p-6p/C8-BTBT复合材料为有源层，将ITO基片置于真空蒸镀仪中，在真空压力不大于3×10^-4Pa下，在ITO基片温度为室温的条件下，以小于0.2nm/秒的沉积速率蒸镀n型有机半导体p-6p，再以不大于0.2nm/秒的沉积速率蒸镀p型有机半导体C8-BTBT；

步骤4、源漏电极的制备：用金作为源漏电极，在真空压力不大于3×10^-4Pa下，在基片温度为室温的条件下，以小于0.2nm/秒的速率蒸镀金作为电极，制得OFET管。

相比现有的技术，本发明具有以下技术效果：

1、本发明的OFET管利用p-6p/C8-BTBT复合材料获得高度有序的结晶膜，从而最大效率地提高分子间π-π作用，获得有序的晶体状有机半导体薄膜，减少绝缘层陷阱对载流子的捕获，改善层与层之间的载流子传输效能。与以蒸镀法制备的纯C8-BTBT有源层OFET管相比，本发明器件的饱和电流提高了5倍，阈值电压绝对值降低了2/5，开关比增大了10多倍，大幅度提高了OFET管性能。

2、本发明的制备方法克服了现有技术以提高有机半导体材料的纯度来实现OFET管性能提升的技术偏见，降低了高性能OFET管制备的技术难度，实现了制备过程常规化。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的OFET管结构示意图；

图2为本发明的OFET管与和纯C8-BTBT有源层OFET管的转移特性曲线对比图；

图3为本发明的p-6p/C8-BTBT复合材料有源层表面形貌的原子力显微镜图。