一種印刷制作有機場效應晶體管的方法
【專利摘要】本發明公開了一種印刷制作有機場效應晶體管的方法，具體是一種插入離子自組裝層作為電極修飾層大幅改善噴墨打印制作有機場效應晶體管(OFET)器件性能的方法。所采用的器件結構是底柵底接觸結構：柵極/絕緣層/絕緣層修飾層/源漏電極/電極修飾層/半導體層。其中器件可以在硅片上制備，也可以在柔性基板塑料、相片紙等上制備，源漏電極可以是金、銀等材料，半導體層可以是并五苯、聚噻吩（P3HT）、聚噻吩衍生物（PTB7）等。其制備方法可以是噴墨打印、絲網印刷等。本發明的方法，操作簡單易行、節省材料、環境友好，并且加入電極修飾層后可以顯著降低接觸電阻提高器件性能。
【專利說明】
一種印刷制作有機場效應晶體管的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種印刷制作有機場效應晶體管的方法，屬于有機電子器件應用領域。
【背景技術】
[0002]在過去半個世紀，微電子技術掀起了人類信息技術的革命，它極大地改變著人們的生活方式和改善人類生活質量。人們無時無刻不感受到微電子給人類社會帶來的巨大變化，它已成為蓬勃發展的IT信息產業的核心和基石。
[0003]微圖案化加工技術是實現電子器件及其集成加工的必要手段，也是有機電子研究領域的一個熱點問題。對于有機場效應晶體管對制造工藝技術的要求，分別考慮到工藝技術的性能、適用性、成本及對環境的友好程度。噴墨技術具有比較全面的性能，它具有良好的圖案化成膜能力，工藝簡單成本低，適用性強，能精確、定量的將某種溶解的材料沉積到確定位置，且材料的利用率很高，不浪費材料和對環境造成傷害，由于噴墨印刷的這些優勢，它被認為是有機薄膜器件制造中代替光刻，實現金屬膜的沉積和有源層半導體直接形成圖形的技術選擇。
【發明內容】
[0004]技術問題:為了克服傳統的方法的不足，更好的滿足柔性器件的發展，需要采用新的制作工藝制備有機場效應晶體管；同時為了提高器件性能，需要改善源漏電極與半導體層之間的界面接觸，降低接觸電阻。提供一種印刷制作有機場效應晶體管的方法。
[0005]技術方案:本發明公開了一種印刷制作有機場效應晶體管的方法，
[0006]采用噴墨打印技術制作有機場效應晶體管，器件結構是底柵底接觸結構:柵極/絕緣層/絕緣層修飾層/源漏電極/電極修飾層/半導體層;器件在硅片上制備，或在柔性基板塑料、相片紙上制備。
[0007]所述器件在硅片上制備，其中硅Si是柵極，二氧化硅S12是絕緣層;或在柔性基板聚對苯二甲酸乙二醇酯PET或相片紙上先打印銀電極或蒸鍍金電極作為柵極，再打印聚乙烯吡咯烷酮PVP或其他類似材料作為絕緣層，源漏電極、半導體層也采用打印的方法制備。
[0008]采用噴墨打印技術制作有機場效應晶體管的步驟是:柵極和源漏電極打印銀Ag墨水作為電極，使用壓電式噴墨打印機，設置打印點間距，基板溫度打印出均勻的薄膜，打印好的電極進行進行退火處理后;再打印聚乙烯吡咯烷酮PVP或其他類似材料作為絕緣層，配制合適打印濃度使其黏度范圍8-20cps;最后打印半導體層P3HT，將P3HT溶于鄰二氯苯或氯苯，控制濃度黏度，選取合適的點間距使其能夠出墨并打印出良好的薄膜;打印后薄膜在干燥箱中進行退火處理。
[0009]所述的電極修飾層的制作方法是:將(5-溴戊基)三甲基溴化銨(Br(CH2) 5N(CH3)3Br)溶于乙醇，再將電極浸泡，取出吹干即可;加入修飾層后改善源漏電極與半導體層間的接觸電阻，從而顯著提高器件的性能。
[0010]有益效果:通過噴墨打印，可以實現新穎的可直接圖案化的薄膜的制備，并且可以制備出柔性器件。自組裝修飾還可以降低Au電極表面的接觸電阻從而提高器件的性能。
【附圖說明】
[0011]圖1為打印制作的OFET器件的電學特性轉移曲線圖。
[0012]圖2為打印制作的OFET器件的電學特性輸出曲線圖。
[0013]圖3是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]具體是一種插入離子自組裝層作為電極修飾層改善噴墨打印備有機場效應晶體管(OFET)器件性能的方法。其器件結構是底柵底接觸結構:柵極/絕緣層/絕緣層修飾層/源漏電極/電極修飾層/半導體層，其中器件可以在硅片上制備，也可以在柔性基板塑料、相片紙等上制備，源漏電極可以是金、銀等材料，半導體層可以是并五苯、聚噻吩(P3HT)、聚噻吩衍生物(PTB7)等。
[0015]其中Ag電極可以通過噴墨打印的方式，改變打印條件，直接圖案化打印柵極或源漏電極，然后熱臺上進行退火處理。
[0016]本發明的噴墨打印的半導體材料如P3HT的制作方法是:P3HT溶于鄰二氯苯，濃度4mg/mL，選取合適的點間距40μπι使其能夠打印出良好的薄膜;打印后Ρ3ΗΤ薄膜真空70 V退火Ih0
[0017]本發明所述自組裝修飾層的制備方法是:Br (CH2) 5N (CH3) 3Br溶于乙醇溶液1mmol,將Au電極浸泡在該溶液中5min后取出并用乙醇沖洗干凈吹干。
[0018]實例:
[0019]將硅片或PET分別用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗干凈。在基板表面氣相沉積OTS后，使用真空鍍膜的方式蒸鍍40nm后的Au源漏電極或打印40nm厚的Ag電極，然后采用旋涂與噴墨打印兩種方法制備有機半導體P3HT層，對比迀移率旋涂的0.0OlcmVv.S，打印
0.0008cm2/V.S0
[0020]另外蒸鍍Au電極后，將電極浸泡在Br(CH2) 5N(CH3) 3Br的1mmo I的乙醇溶液中5min，取出乙醇沖洗后吹干，四探針測試發現處理后Au電極表面方阻由4.7 Ω sq-1降低到3.2Ω sq—1，然后再打印P3HT測試器件性能。
[0021 ]實施方案一:將硅片清洗干凈，在硅片上蒸鍍40nm金源漏電極，打印半導體層P3HT，濃度4mg/ml，通過改變點間距選取點間距40μπι，在電極溝道上打印出良好的Ρ3ΗΤ薄膜，烘箱Ih，70 0C退火后測試性能。
[0022]實施方案二:硅片上蒸鍍金源漏電極，蒸鍍好電極后對電極進行處理，將電極浸泡在Br (CH2) 5N (CH3) 3Br的I Ommo I的乙醇溶液中5mi η，取出乙醇沖洗后吹干，再打印半導體層Ρ3ΗΤ，濃度4mg/mL，通過改變點間距選取點間距40μπι，在電極溝道上打印出良好的Ρ3ΗΤ薄膜，烘箱Ih，70 0C退火后測試性能。
[0023]實施方案三:在PET或相片紙上打印Ag墨水做柵極和源漏電極，選取一個噴嘴，點間距40μπι ,150 °C退火Ih，打印PVP絕緣層，濃度為7 % wt，最后打印半導體層P3HT，濃度4mg/mL，通過改變點間距選取點間距40μπι，在電極溝道上打印出良好的Ρ3ΗΤ薄膜，烘箱Ih，70 °C 退火后測試性能。
【主權項】
1.一種印刷制作有機場效應晶體管的方法，其特征在于:采用噴墨打印技術制作有機場效應晶體管，器件結構是底柵底接觸結構:柵極/絕緣層/絕緣層修飾層/源漏電極/電極修飾層/半導體層;器件在硅片上制備，或在柔性基板塑料、相片紙上制備。2.根據權利要求1所述的一種印刷制作有機場效應晶體管的方法，其特征在于:所述器件在硅片上制備，其中硅Si是柵極，二氧化硅S12是絕緣層;或在柔性基板聚對苯二甲酸乙二醇酯PET或相片紙上先打印銀電極或蒸鍍金電極作為柵極，再打印聚乙烯吡咯烷酮PVP或其他類似材料作為絕緣層，源漏電極、半導體層也采用打印的方法制備。3.根據權利要求2所述的一種印刷制作有機場效應晶體管的方法，其特征在于:采用噴墨打印技術制作有機場效應晶體管的步驟是:柵極和源漏電極打印銀Ag墨水作為電極，使用壓電式噴墨打印機，設置打印點間距，基板溫度打印出均勻的薄膜，打印好的電極進行進行退火處理后;再打印聚乙烯吡咯烷酮PVP或其他類似材料作為絕緣層，配制合適打印濃度使其黏度范圍8-20 cps;最后打印半導體層P3HT，將P3HT溶于鄰二氯苯或氯苯，控制濃度黏度，選取合適的點間距使其能夠出墨并打印出良好的薄膜;打印后薄膜在干燥箱中進行退火處理。4.根據權利要求1所述的一種印刷制作有機場效應晶體管的方法，其特征在于:所述的電極修飾層的制作方法是:將(5-溴戊基)三甲基溴化銨(Br (CH2) sN (CH3) 3Br )溶于乙醇，再將電極浸泡，取出吹干即可;加入修飾層后改善源漏電極與半導體層間的接觸電阻，從而顯著提高器件的性能。
【文檔編號】H01L51/05GK105932156SQ201610286716
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月3日
【發明人】賴文勇, 黃維, 林燕, 劉城芳
【申請人】南京郵電大學