CN101783393A - 一种图形化有机场效应晶体管有源层的制备方法 - Google Patents

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商立伟
刘明
姬濯宇
刘舸
刘兴华
柳江
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Abstract

本发明公开了一种图形化有机场效应晶体管有源层的制备方法，该方法包括：步骤1、在亲水性的绝缘层或介质层表面形成高疏水性粘附层图形；步骤2、在形成高疏水性粘附层图形的绝缘层或介质层表面沉积有机半导体溶液，该有机半导体溶液自动迁移到没有高疏水性黏附层的区域；步骤3、烘烤除去溶剂，形成图形化的有机半导体薄膜。由于高表面能，液相材料不能附着在高疏水性粘附层表面，而是自然地向没有高疏水性粘附层的地方迁移，从而能够复制高疏水性粘附层的图形。该方法工艺步骤简单，能够实现自对准，是一种低成本的有机半导体图形化方法。

Description

一种图形化有机场效应晶体管有源层的制备方法
技术领域
本发明涉及有机电子学技术领域，特别涉及一种图形化有机场效应晶体管有源层的制备方法。
背景技术
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的每个环节；在日常生活中人们对低成本、柔性、低重量、便携的电子产品的需求越来越大；传统的基于无机半导体材料的器件和电路很难满足这些要求，因此可以实现这些特性的基于有机聚合物半导体材料的有机微电子技术在这一趋势下得到了人们越来越多的关注。
图形化有源层是实现有机半导体应用的必要步骤。传统的微电子加工中，对硅薄膜晶体管的半导体层图形化普遍采用光刻的方法，但这种方法并不能直接应用于有机半导体薄膜的图形化加工，因为光刻工艺中所采用的各种溶液及光刻胶本身都会对有机薄膜性能产生破坏。因此，必须寻找一种在不损伤有机薄膜性能的条件下，能对有机薄膜进行图形化加工的技术。
目前已提出的有机半导体图形化方法有：利用光敏的聚乙烯醇(PVA)做负性光刻胶和保护层，通过光刻技术图形化保护层，再通过干法刻蚀把图形转移到有源层的方法；溶液加工图形化有源层的方法；自组织图形化有源层的方法；光刻胶掩模版图形化有源层的方法。这些方法要么成品率低，降低器件性能，要么重复性不好，不利于后续工艺。因此，要想使有机电子能够走向实际应用，必须开发工艺简单、高重复性、无损伤和低成本的有机半导体图形化方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种工艺简单、高重复性、无损伤和低成本的图形化有机场效应晶体管有源层的制备方法。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种图形化有机场效应晶体管有源层的制备方法，该方法包括：
步骤1、在亲水性的绝缘层或介质层表面形成高疏水性粘附层图形；
步骤2、在形成高疏水性粘附层图形的绝缘层或介质层表面沉积有机半导体溶液，该有机半导体溶液自动迁移到没有高疏水性黏附层的区域；
步骤3、烘烤除去溶剂，形成图形化的有机半导体薄膜。
上述方案中，步骤1中所述绝缘层或介质层为亲水性薄膜，使步骤2中有机半导体溶液能够很好地粘附在其表面。
上述方案中，步骤1中所述高疏水性粘附层的图形是通过光刻剥离、气相沉积、图章印刷或喷墨打印方法形成的。
上述方案中，步骤1中所述高疏水性粘附层的图形是由trichloro(1H，1H，2H，2H-perfluorooctyl)silane(FOTS)材料形成的。
上述方案中，步骤2中所述的有机半导体溶液是P3HT溶液。
(三)有益效果
本发明提供的图形化有机场效应晶体管有源层方法，是在沉积有机半导体之前制备好图形，通过改变表面能使有机半导体溶液在不同的区域黏附性有较大差异，从而进一步控制溶液的分布，烘烤除去溶剂后形成图形化的有机半导体薄膜。该方法不会有机功能薄膜造成损伤，工艺简单，能有效降低器件制备的成本。
附图说明
为了更进一步说明本发明的内容，以下结合附图及实施例子，对本发明做详细描述，其中，
图1是本发明制备图形化有机场效应晶体管有源层的方法流程图；
图2是本发明制备图形化有机场效应晶体管有源层的的结构示意图；
图3-1～图3-3是本发明一具体实施例制备过程的示意图。
其中：
101-衬底，102-介质层，103-高疏水性黏附层，104-有机半导体层；
201-硅衬底，202-二氧化硅介质层，203-FOTS黏附层，204-P3HT-有机半导体薄膜。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明是在亲水性的绝缘层或介质层表面采用光刻剥离、气相沉积、图章印刷或喷墨打印方法形成的图形化的高疏水性黏附层，使沉积有机半导体溶液自动地迁移到没有高疏水性黏附层的区域，复制已定义好的图形。然后通过烘烤蒸发溶剂，形成有机半导体薄膜，把设计的图形固定下来。其中一个关键的要求是：绝缘层或介质层必须是亲水性的，但黏附层必须是高疏水性的。这样才能保证有机半导体溶液能够复制所需的图形。
图1是本发明制备图形化有机场效应晶体管有源层的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤1、在亲水性的绝缘层或介质层表面形成高疏水性粘附层图形；
步骤2、在形成高疏水性粘附层图形的绝缘层或介质层表面沉积有机半导体溶液，该有机半导体溶液自动迁移到没有高疏水性黏附层的区域；
步骤3、烘烤除去溶剂，形成图形化的有机半导体薄膜。
由于高表面能，液相材料不能附着在高疏水性粘附层表面，而是自然地向没有高疏水性粘附层的地方迁移，从而能够复制高疏水性粘附层的图形。
上述步骤1中所述绝缘层或介质层为亲水性薄膜，使步骤2中有机半导体溶液能够很好地粘附在其表面。所述高疏水性粘附层的图形是通过光刻剥离、气相沉积、图章印刷或喷墨打印方法形成的。所述高疏水性粘附层的图形是由trichloro(1H，1H，2H，2H-perfluorooctyl)silane(FOTS)材料形成的。
上述步骤2中所述的有机半导体溶液是P3HT溶液。
图2示出了本发明制备图形化有机场效应晶体管有源层的的结构示意图。
图3-1～图3-3示出了本发明一具体实施例制备过程的示意图。
如图3-1所示，在氧化硅介质层202上采用镂空掩模掩蔽，然后通过气相沉积形成trichloro(1H，1H，2H，2H-perfluorooctyl)silane(FOTS)高疏水性粘附层图形203；
如图3-2所示，在样品表面通过浸入提拉的方法沉积P3HT有机半导体溶液，放置一段时间，保证高疏水黏附层上的溶液迁移到亲水性的介质层202表面。
如图3-3所示，烘烤除去溶剂，形成图形化的有机半导体薄膜204。
本发明提供的图形化有机场效应晶体管有源层方法，是在沉积有机半导体之前制备好图形，通过改变表面能使有机半导体溶液在不同的区域黏附性有较大差异，从而进一步控制溶液的分布，烘烤除去溶剂后形成图形化的有机半导体薄膜。该方法不会有机功能薄膜造成损伤，工艺简单，能有效降低器件制备的成本。
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。

Claims (5)

1.一种图形化有机场效应晶体管有源层的制备方法，其特征在于，该方法包括：
步骤1、在亲水性的绝缘层或介质层表面形成高疏水性粘附层图形；
步骤2、在形成高疏水性粘附层图形的绝缘层或介质层表面沉积有机半导体溶液，该有机半导体溶液自动迁移到没有高疏水性黏附层的区域；
步骤3、烘烤除去溶剂，形成图形化的有机半导体薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中所述绝缘层或介质层为亲水性薄膜，使步骤2中有机半导体溶液能够很好地粘附在其表面。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中所述高疏水性粘附层的图形是通过光刻剥离、气相沉积、图章印刷或喷墨打印方法形成的。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中所述高疏水性粘附层的图形是由trichloro(1H，1H，2H，2H-perfluorooctyl)silane(FOTS)材料形成的。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的有机半导体溶液是P3HT溶液。
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C10 Entry into substantive examination
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