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1、10申请公布号CN104218152A43申请公布日20141217CN104218152A21申请号201410437792922申请日20140901H01L51/4020060171申请人南京邮电大学地址210046江苏省南京市亚东新城区文苑路9号72发明人葛瑞金谢业磊杨昕黄维王洋74专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人李纪昌曹翠珍54发明名称一种有机薄膜晶体管的制备方法57摘要一种有机薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤选衬底；在所述衬底层上制备栅电极层；在所述栅电极层上制备栅介电层；在所述栅介电层上制备半导体活性层；在半导体活性层上制备带微通道凹槽的源漏微通道层；在。
2、所述源漏微通道层上制备源电极和漏电极。本发明利用微流控技术，使用液体形态的导电材料通过制备好的微通道来代替原有的固态源漏电极，从而完成顶接触结构的有机薄膜晶体管，不仅简化了制备方法，降低了制备器件的成本，而且在保证顶接触结构有机薄膜晶体管原有的优势的前提下，很好的解决了对于顶接触结构有机薄膜晶体管普遍存在的缺陷，即由于沉积电极时对于半导体材料的影响的缺点，进一步提高了器件的性能。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN104218152ACN104218152A1/1页21一种有机薄膜晶体管。
3、的制备方法，包括以下步骤选衬底；在所述衬底上制备栅电极层；在所述栅电极层上制备栅介电层；在所述栅介电层上制备半导体活性层；在半导体活性层上制备带微通道凹槽的源漏微通道层；在所述源漏微通道层上制备源电极和漏电极，其特征在于所述源电极和漏电极之间的间距小于等于200M，是将源漏微通道层的微通道凹槽上方凿孔，再用环氧树脂胶将孔与等直径的空心导管粘连成一体，最后在导管的一端注入材料，另一端加压抽取，最终在源漏微通道层上形成源电极和漏电极。2根据权利要求1所述有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于在所述半导体活性层上制备界面修饰层。3根据权利要求1所述有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于所述栅电极层的材料。
4、为银、金、铝、铜、聚3，4乙撑二氧噻吩或聚苯乙烯磺酸盐中的一种；制备方法为真空热物理沉积、喷墨打印、旋涂、电子束沉积或溅射中的一种。4根据权利要求1所述有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于所述栅介电层的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钽、聚酰亚胺、聚乙烯吡硌烷酮或聚甲基丙稀酸甲酯中的一种；制备方法为低压化学气相沉积、喷墨打印、溅射、原子层沉积、电子束蒸发、离子辅助沉积或旋涂技术中的一种。5根据权利要求1所述有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于所述半导体活性层的材料为聚3已基噻吩P3HT、并五苯或钛青铜中的一种；制备方法为真空热蒸发、旋涂、喷墨打印或滴涂中的一种。6根据权利要求2所述有机薄膜晶。
5、体管的制备方法，其特征在于所述界面修饰层的材料为氧化钼MOO3；制备方法为真空热蒸发、旋涂或喷墨打印中的一种。7根据权利要求1所述有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于所述源漏微通道层的材料为聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚二甲基硅氧烷中的一种；制备方法为塑法、热压法、LIGA技术、激光刻蚀法或软光刻中的一种。8根据权利要求1所述有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于所述源漏微通道层与半导体活性层粘贴成一体后，在源漏微通道中制备源电极和漏电极。9根据权利要求1所述有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于所述源电极和漏电极的材料为导电银墨水、导电金墨水、铜墨水、石墨烯溶液或聚。
6、3，4乙撑二氧噻吩中的一种。权利要求书CN104218152A1/4页3一种有机薄膜晶体管的制备方法技术领域0001本发明涉及晶体管领域，具体涉及一种有机薄膜晶体管的制备方法。背景技术0002随着信息技术的不断深入，电子产品已经进入人们生活工作中的每一个部分。传统的基于无机半导体材料的器件很难满足人们对于可便携、低成本、柔性的需求。而有机半导体材料制备的器件拥有材料来源广泛、制作工艺相对简单、制作成本较低、与柔性衬底具有良好的相容性等特点。这使得人们越来越关注基于有机聚合物半导体材料的有机微电子技术。0003有机薄膜晶体管通常包括栅电极，处于栅电极和半导体之间的绝缘层，由有机半导体材料制备而成。
7、处于源漏电极之间的半导体层，以及源电极和漏电极这几个部分。根据栅电极的特性和位置不同，有机薄膜晶体管可分为底栅薄膜晶体管（BOTTOMGATE）、顶栅薄膜晶体管（TOPGATE）、侧栅薄膜晶体管（SIDEGATE）以及液栅薄膜晶体管（LIQUIDGATE）。目前最常见的有机薄膜晶体管是底栅构型的薄膜晶体管，主要因为半导体层的化学和物理性质一般不稳定，制备器件介电层时会对半导体层的形态和质量产生不良的影响，从而降低器件性能。所以半导体层的制备通常在介电层制备之后，即采用底栅器件构型。0004根据源漏电极与半导体沉积顺序的不同，薄膜晶体管可分为顶接触结构和底接触结构。顶接触结构是在衬底表面先沉积半。
8、导体层，再在半导体表面沉积源漏电极，而底接触结构是源漏电极构建在介电层之上，然后在源漏电极上沉积半导体层。这两种结构的晶体管各有优缺点，顶接触结构的晶体管的源漏电极与半导体层的接触比底接触结构的要好，且半导体层受栅电极电场影响的面积大于源漏电极在底层的结构，导致期间具有较高的载流子迁移率。另外顶接触结构中有源层不受源漏电极的影响，可以在介电层表面上大面积的沉积，而且还可以通过物理或者化学方法对介电层表面进行功能化修饰，以改善半导体层薄膜的结构和形貌，以提高薄膜晶体管器件的载流子迁移率。但是这种结构在电极沉积过程中，电极材料会扩散到有源层中，导致晶体管器件关态电流增加，开关比下降，尤其对于窄沟道。
9、器件而言，这种现象更加明显。0005有机薄膜晶体管的工作原理是利用了场效应来实现器件的工作。场效应是利用与半导体表面垂直的电场来调制半导体材料的电导率或者半导体材料中的电流的现象。当施加在栅电极上的栅压VG为零时，由于半导体的本征电导率很低，即使在楼电极施加源漏电压（VDS），也几乎没有漏电流（IDS）通过，此时晶体管处在关闭状态，这种状态下晶体管的漏电流为关态电流（IOFF）。当栅电极施加一负压时，根据电容器效应，源电极端的空穴在栅电压作用下会从源电极注入半导体层，并在半导体层与介电层的界面积累起来。此时在源电极与漏电极之间施加一个负的电压，则在沟道区积累的空穴就会在源漏电压的驱动下迁移运动。
10、，形成电流，此时的器件处于开启状态。随着源漏电压的增加并达到一定值时，沟道区被夹断，由于夹断区的沟道电阻很大，因此增加的源漏电压几乎都施加于夹断区，而导电沟道两端的电压基本没有变化，进而沟道电流也不再随着源漏电压的增加而增加，沟道说明书CN104218152A2/4页4电流达到饱和。0006自1986年第一次报道有机薄膜晶体管以来，该领域受到了越来越多的研究者的关注，并取得了重大突破。有机半导体材料性能逐年提高。由于近年来高迁移率有机半导体材料的合成、薄膜物理和器件构建工艺等方面研究的快速发展，有机薄膜晶体管的迁移率、开关电流比等性能，尤其是迁移率有大幅度提高，使得有机薄膜晶体管在实际的应用成。
11、为可能。发明内容0007解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机薄膜晶体管的制备方法，采用顶接触结构的薄膜晶体管，通过与微流控技术的结合，能够在保证顶接触结构薄膜晶体管的优势的前提下，有效的避免电极沉积时对于半导体材料表面的影响的缺点，从而制备出高性能的器件。0008技术方案为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为一种有机薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤选衬底；在所述衬底上制备栅电极层；在所述栅电极层上制备栅介电层；在所述栅介电层上制备半导体活性层；在半导体活性层上制备带微通道凹槽的源漏微通道层；在所述源漏微通道层上制备源电极和漏电极，所述源电极和漏电极之间的间距小于。
12、等于200M，是将源漏微通道层的微通道凹槽上方凿孔，再用环氧树脂胶将孔与等直径的空心导管粘连成一体，最后在导管的一端注入材料，另一端加压抽取，最终在源漏微通道层上形成源电极和漏电极。0009作为改进的是，在所述半导体活性层上制备界面修饰层。0010所述栅电极层的材料为银、金、铝、铜、聚3，4乙撑二氧噻吩或聚苯乙烯磺酸盐中的一种；制备方法为真空热物理沉积、喷墨打印、旋涂、电子束沉积或溅射中的一种。0011所述栅介电层的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钽、聚酰亚胺、聚乙烯吡硌烷酮或聚甲基丙稀酸甲酯中的一种；制备方法为低压化学气相沉积、喷墨打印、溅射、原子层沉积、电子束蒸发、离子辅助沉积或旋涂技术。
13、中的一种。0012所述半导体活性层的材料为聚3已基噻吩P3HT、并五苯或钛青铜中的一种；制备方法为真空热蒸发、旋涂、喷墨打印或滴涂中的一种。0013所述界面修饰层的材料为氧化钼MOO3；制备方法为真空热蒸发、旋涂或喷墨打印中的一种。0014所述源漏微通道层的材料为聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚二甲基硅氧烷中的一种；制备方法为塑法、热压法、LIGA技术、激光刻蚀法或软光刻中的一种。0015所述源漏微通道层与界面修饰层粘贴成一体后，在源漏微通道中制备源电极和漏电极。0016所述源电极和漏电极的材料为导电银墨水、导电金墨水、铜墨水、石墨烯溶液或聚说明书CN1042181。
14、52A3/4页53，4乙撑二氧噻吩中的一种。0017有益效果本发明提供的这种制备有机薄膜晶体管的方法，使用了传统的顶接触结构的有机薄膜晶体管，能够在保证顶接触结构薄膜晶体管接触电阻小于底接触结构的晶体管、顶接触结构的半导体层受栅电极电场影响面积大，具有比底接触结构的薄膜晶体管更高迁移率且顶接触结构中半导体层不受源漏电极的影响，可以在介电层表面大面积的沉积，可以通过物理或化学方法对介电层表面进行功能化修饰，以改善半导体层薄膜的结构和形貌，从而提高薄膜晶体管载流子迁移率的优势的前提下，有效的避免电极沉积时对于半导体材料表面的影响的缺点，从而制备出高性能的器件。附图说明0018图1为源漏微通道层模型。
15、设计示意图的俯视图；图2为源漏微通道层模型设计示意图的侧面图；图3为有机薄膜晶体管的结构示意图，其中，1、衬底，2、栅电极层，3、栅介电层，4、半导体活性层，5、界面修饰层，6、微通道凹槽，7、源漏微通道层。具体实施方式0019下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。0020本发明利用微流控技术，使用液体形态的导电材料通过制备好的微通道来代替原有的固态源漏电极，从而完成顶接触结构的有机薄膜晶体管，不仅简化了制备方法，降低了制备器件的成本，而且在保证顶接触结构有机薄膜晶体管原有的优势的前提下，很好的解决了对于顶接触结构有机薄膜晶体管普遍存在的缺陷，即由于沉积电。
16、极时对于半导体材料的影响的缺点，进一步提高了器件的性能。0021如图1所示，通过SOLIDWORKS软件设计所需的微通道模型，本图展现的是一个三通道的设计模型，由于通道的头尾需要滴加导电液体，所以设计的通道的头尾宽度需要至少大于1MM，以方便滴加导电液体。在模型的中间部分所示三个通道平行区域相距间隔为60UM，左右两边的通道宽度分别为1MM，中间通道宽度为60UM。根据不同的需要可以设计多条通道以实现列阵形式的有机薄膜晶体管的制备。完成通道模型的设计后，选用固化型聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）通过软光刻技术制作出柔性的具有具有通道的源漏微通道层，如图2所示。0022实施例1一种有机薄膜晶体管。
17、的制备方法，包括以下步骤选绝缘玻璃片作为衬底1；在其上通过喷墨打印技术制备栅电极层2，将银纳米墨水通过压电喷墨打印机在绝缘玻璃片上完成图形化的制备，打印好栅电极后，将绝缘玻璃片放在热台上200加温退火1小时制备出100NM厚的栅电极层2；通过压电喷墨打印技术，将PVP溶液打印在已制备好栅电极层2，打印完成后，将绝缘玻璃片放在热台上经过200的加温退火1小时制备出600NM厚的栅介电层3；通过真空热蒸发方法将钛青铜CUPC蒸镀在PVP栅介电层3上，形成60NM厚的半导体活性层4；通过真空热蒸发方法将三氧化钼蒸镀在说明书CN104218152A4/4页6钛青铜CUPC半导体活性层4上，形成40NM。
18、厚的界面修饰层5；将按照软件设计好的微通道模型经过软光刻技术，制备出具有微通道凹槽6的柔性PDMS源漏微通道层7，然后将PDMS具有微通道凹槽6的一面经过紫外臭氧处理10分钟后，盖在界面修饰层5上；在微通道凹槽6中通入导电银纳米粒子制备的银墨水，完成源电极和漏电极的制备。0023实施例2一种有机薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤选绝缘玻璃片作为衬底1；经过10分钟的UVO3处理后，将铝通过真空热蒸发方法在绝缘玻璃片上完成图形化的制备，形成100NM厚的铝栅电极层2；通过旋涂的方法，将PVP溶液旋涂在已制备好栅电极层2上，转速为4000RPM，时间为30S，再将绝缘玻璃片放在热台上经过200的加。
19、温退火1小时制备出600NM厚的栅介电层3；通过真空热蒸发方法将钛青铜CUPC蒸镀在PVP栅介电层3上，形成60NM厚的半导体活性层4；通过真空热蒸发方法将三氧化钼蒸镀在钛青铜CUPC半导体活性层上，形成40NM厚的界面修饰层5；将按照软件设计好的微通道模型经过软光刻技术，制备出具有微通道凹槽6的柔性PDMS源漏微通道层7，然后将PDMS具有微通道凹槽6的一面经过紫外臭氧处理10分钟后，盖在界面修饰层上；在微通道凹槽6中通入导电银纳米粒子制备的银墨水，完成源电极和漏电极的制备。0024实施例3一种有机薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤选绝缘玻璃片作为衬底1；经过10分钟的UVO3处理后，将聚3。
20、，4乙撑二氧噻吩溶液按照转速2000RPM，持续时间30S的条件下旋涂在衬底1上，形成200NM厚的聚3，4乙撑二氧噻吩栅电极层2；通过旋涂的方法，将PVP溶液旋涂在已制备好栅电极层2上，转速为4000RPM，时间为30S，再将绝缘玻璃片放在热台上经过200的加温退火1小时制备出600NM厚的栅介电层3；通过压电喷墨打印技术将P3HT做为半导体活性材料制备在PVP栅介电层3上；选单个喷嘴，在35V电压、40M点间距的条件下打印单层P3HT层，打印按照竖排进行，形成60NM厚的半导体活性层4，打印完成后在手套箱中的热台上，在氮气环境下按照70的温度退火1小时；通过真空热蒸发方法将三氧化钼蒸镀在P。
21、3HT半导体活性层4上，形成40NM厚的界面修饰层5；将按照软件设计好的微通道模型经过软光刻技术，制备出具有微通道凹槽6的柔性PDMS源漏微通道层7，然后将PDMS具有微通道凹槽6的一面经过紫外臭氧处理10分钟后，盖在界面修饰层5上；在微通道凹槽6中通入导金银纳米粒子制备的金墨水，完成源电极和漏电极的制备。0025以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN104218152A1/1页7图1图2图3说明书附图CN104218152A。