一種基于噴墨打印技術的有機薄膜晶體管器件的優化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子材料及器件技術領域，特別是一種基于噴墨打印技術的有機薄膜晶體管器件的優化方法。
【背景技術】
[0002]薄膜晶體管一般用于薄膜晶體管液晶顯示器中，薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)是以液晶為介質、以薄膜晶體管為控制元件的集大規模半導體集成電路技術和平板光源技術于一體的光電子產品。其具有使用特性好，具有固體化、平板化、低功耗，環保特性好，制造技術的自動化程度高等特點。TFT-LCD中的TFT—般是在玻璃或塑料等非單晶基板上制作大規模半導體集成電路，通過濺射、化學沉積等成膜工藝形成制造電路必需的各種膜，通過對膜的加工制造電路。
[0003]但現在的主流技術多采用玻璃基板上制作無機TFT的方式，這樣不利于顯示器件的柔性化，并且大多無機材料需要高溫的制作條件。而有機材料由于具有質輕，膜薄，并有良好的柔韌性，還可以大面積“印刷”在任意材料表面，大幅降低生產成本等優點而被廣泛的研究。科學家已經開始嘗試用有機半導體材料替代無機材料作為導電溝道，構成新型薄膜場效應晶體管(TFT)。這種新型薄膜場效應晶體管(TFT)不同于常規硅基微電子器件，它具有加工工藝簡單、成本低廉和易彎曲等優點。
[0004]對于印刷方式制備有機薄膜晶體管來說，噴墨打印無疑是現今最常用、最熱門的一種制備方式，但是，有機材料的溶液作為打印墨水時，其制備的OTFT往往具有空穴迀移率及開關比不高等性能缺點而不利于實際應用及批量化生產。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的是提供一種基于噴墨打印技術的有機薄膜晶體管器件的優化方法，該方法通過在薄膜成膜前添加高沸點共混溶劑到半導體聚合物與絕緣體聚合物混合溶液中，從而提高半導體聚合物有序度和相的純度來增大其空穴的迀移率。
[0006]本發明采用以下方法實現:一種基于噴墨打印技術的有機薄膜晶體管器件的優化方法，所述有機薄膜晶體管器件為底柵頂接觸結構，包括基底、有源層以及源漏電極;其中，所述基底包括襯底、柵極以及絕緣層;所述基底為一生長有一層S12氧化層的硅片，所述硅片既作為襯底又作為柵極;所述硅片上生長具有一定厚度的S12氧化層作為絕緣層;所述S12氧化層上方通過噴墨打印方式制備形成一半導體聚合物與絕緣體聚合物的混合物薄膜，所述混合物薄膜作為有源層;所述混合物薄膜上方通過熱蒸發方式制作形成源漏電極。
[0007]進一步地，所述源漏電極材料為金，其厚度的取值范圍為30nm至50nmo
[0008]進一步地，所述Si02氧化層的厚度的取值范圍為80nm至320nm。
[0009]進一步地，所述有源層采用的半導體聚合物與絕緣體聚合物材料經過特殊優化處理，具體方法為:在以氯苯為溶劑的半導體聚合物與絕緣體聚合物混合溶液中，摻入適量的高沸點溶劑，使用該混合溶液為墨水通過噴墨打印的方式制備有源層。
[0010]進一步地，所述高沸點溶劑包括二氯苯酚/ I與8-二碘辛烷。
[0011 ] 進一步地，所述有源層的厚度的取值范圍為20nm至lOOnm。
[0012]進一步地，所述有機薄膜晶體管器件的制備方法包括以下步驟:
步驟S1:以生長有一層Si02氧化層的硅片為基底，將其在丙酮、異丙醇、三氯甲烷中分別超聲1分鐘，后氮氣吹干；
步驟S2:將半導體聚合物與絕緣體聚合物以一定質量比混合后溶解在適量的氯苯中； 步驟S3:溶解完全后在混合溶液中摻入適量高沸點溶劑，并加熱溶解均勻；
步驟S4:通過噴墨打印的方式將混合溶液打印在基底上；
步驟S5:采用熱蒸發的方法在該硅片上通過專用掩膜板蒸鍍出源漏電極圖案。
[0013]進一步地，所述步驟S2中所述的半導體聚合物與絕緣體聚合物混合溶液中，絕緣體聚合物的質量百分數為10%至30%。
[0014]進一步地，所述步驟S3中，所述的混合溶液中，高沸點溶劑的體積百分數為10%至30%。
[0015]進一步地，所述步驟S4中，所述的噴墨打印的條件為:針頭直徑的取值范圍為40um至80um，驅動電壓的取值范圍為40V至120V，頻率的取值范圍為800Hz至1200Hz，單滴溶液體積的取值范圍為150pl至250pl，襯底溫度的取值范圍為60度至100度。
[0016]與現有技術相比，本發明的顯著優點和有益效果為:本發明制作的OTFT器件，其有源層采用噴墨打印的方式制備，其工藝簡單，操作快速準確;而噴墨打印所用到的有源層的有機溶液為通過向半導體聚合物與絕緣體聚合物混合物溶液中添加適當比例的高沸點共混溶劑，從而提高半導體聚合物有序度和相的純度來增大其空穴的迀移率及晶體管的電流開關比。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明中有機薄膜晶體管器件的結構示意圖。圖2是本發明實施例1，2所測試出的轉移特性曲線圖。
[0018]圖3是本發明實施例1，2所測試出的掠入射角X射線衍射圖譜。
[0019]圖4是本發明實施例2，3所測試出的轉移特性曲線圖。
[0020]圖5是本發明實施例2，3所測試出的小角中子散射圖譜。
[0021 ] 標記說明:100為硅片，110為S12氧化層，120為優化后通過噴墨打印方式制備的有源層，130為金材料的源漏電極。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。
[0023]本實施例提供一種基于噴墨打印技術的有機薄膜晶體管器件的優化方法，如圖1所示，所述有機薄膜晶體管器件為底柵頂接觸結構，包括基底、有源層以及源漏電極;其中，所述基底包括襯底、柵極以及絕緣層;所述基底為一生長有一層S12氧化層110的硅片100，所述硅片既作為襯底又作為柵極;所述硅片上生長的具有一具有一定厚度的S12氧化層作為絕緣層;所述S12氧化層上方通過噴墨打印方式制備形成一半導體聚合物與絕緣體聚合物的混合物薄膜，所述混合物薄膜作為有源層120;所述混合物薄膜上方通過熱蒸發方式制作形成所述源漏電極130。
[0024]在本實施例中，所述源漏電極材料為金，其厚度的取值范圍為30nm至50nmo
[0025]在本實施例中，所述S12氧化層的厚度的取值范圍為80nm至320nm。
[0026]在本實施例中，所述有源層采用的半導體聚合物與絕緣體聚合物材料經過特殊優化處理，具體方法為:在以氯苯為溶劑的半導體聚合物與絕緣體聚合物混合溶液中，摻入適量的高沸點溶劑，使用該混合溶液為墨水通過噴墨打印的方式制備有源層。
[0027]在本實施例中，所述高沸點溶劑包括二氯苯酚/I與8-二碘辛烷。
[0028]在本實施例中，所述有源層的厚度的取值范圍為20nm至10nm0
[0029]以下本發明提供優選實施例，但不應該被認為僅限于在此闡述的實施例。
[0030]在此參考圖是本發明的理想化實施例的示意圖，本發明所示的實施例不應該被認為僅限于圖中所示的區域的特定形狀。在本實施例中均以矩形表示，圖中的表示是示意性的，但這不應該被認為限制本發明的范圍。
[0031 ]以下將通過具體實施例對本發明做進一步的詳細描述。
[0032]實施例1
I)大小約為1.5cm X 2.0cm的生長有300nm厚二氧化硅的重摻雜P型硅片經過丙酮、異丙醇、三氯甲烷等超聲清洗氮氣吹干后作為基底。
[0033]2)再將硅片進行OTS處理，具體方法為:先將23ul的18，辛基三氯硅烷摻進1ml甲苯中混合均勻，將硅片浸泡在該混合溶液中，并60度加熱30分鐘，后用甲苯和異丙醇分別沖洗，再用氮氣吹干。
[0034]3)將半導體聚合物H)VT-8以10mg/ml的配比溶解于氯苯溶劑中，并在