CN103151461A - 一种有机薄膜晶体管及其制备方法和制备装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶显示技术领域，公开了一种有机薄膜晶体管及其制备方法和一种制备装置。所述有机薄膜晶体管的制备方法，包括：在基片上形成栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极；其中，形成所述有机半导体层的步骤包括：将溶解有用于形成所述有机半导体层的有机半导体材料的溶液进行刮涂形成所述有机半导体层。采用本发明技术方案，由于在刮涂过程中，溶液在基片每行或每列的受到的横向剪切力一致，刮涂形成的溶液的厚度一致，每个器件所处的状态平等，避免了采用旋涂工艺时受到向心力影响而导致基片边缘和中心的差异性，提高了有机薄膜晶体管器件的良率。

Description

一种有机薄膜晶体管及其制备方法和制备装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种有机薄膜晶体管及其制备方法和一种制备装置。
背景技术
有机薄膜晶体管（Organic Thin Film Transistor，简称OTFT）是一种用有机材料代替传统硅半导体材料的半导体器件。有机材料相对于硅基材料加工困难、成本很高，但是有机材料可以制备成溶液，在温和的条件下制备半导体器件，因而受到更多的关注，已经成为下一代显示技术中的核心环节。目前三星、索尼等多家显示巨头企业已着手研发基于有机薄膜晶体管的集成电路。有机薄膜晶体管也因其柔性特点，成为可折叠显示器和全景显示屏幕中不可缺少的技术成分。
由于有机半导体薄膜通常都具有较大的体电导，如果集成电路中薄膜晶体管器件的有机半导体薄膜互相连接，一方面容易在相邻器件之间产生串扰，另一方面也会使器件的漏电流大大增加，导致开关电流比降低。这些问题的存在严重阻碍了OTFT器件在大面积阵列及集成电路中的应用。
去润湿图案化方法是指通过改变基片的表面能，从而让半导体材料的有机溶液在基片的表面上有选择性的停留，实现半导体薄膜图案化。这种方法可以均匀地改变基片的表面能，如基片整体表面接触角跳跃小于5°，制备精度较高的微图案，并且实现了制备速度快，制备环境温和的特点而受到学术界的重点研究，成为了研究半导体材料图案化的焦点。
目前主要采用滴膜静置法和旋涂法将半导体材料的有机溶液涂覆至基片表面。滴膜静置法制作的器件在结构上存在致命的缺陷，因为半导体材料制备成溶液后，流动的溶液无法停留在表面能低的区域，只能停留在表面能很高的区域。但表面能很高的基片区域存在很多的羟基亲水基团，这些基团可以与载流子反应，形成载流子陷阱，阻碍了载流子的迁移，使得器件的性能大大的降低，并存在很大的迟滞效应。
针对这一缺陷，申请人曾提出利用半导体材料与高分子聚合物绝缘层的相分离，在半导体层与栅绝缘层之间增加了高分子聚合物界面修饰层，从而避开了栅绝缘层上羟基基团的载流子陷阱，得到了很好的器件性能，并且大大降低了迟滞效应。但是此种方法在实施过程中，在旋涂制备薄膜时，基片中心的线速度和基片边缘与角落的线速度差异很大。由于基片中心的线速度较小，这一区域的薄膜在结晶的过程中处于较稳定的自转状态，薄膜的形成和半导体材料与高分子聚合物的相分离行为较好，器件的性能较优。而在基片边缘和角落区域的薄膜在结晶的过程中处于线速度很大的公转状态，这样的状态对半导体材料的铺展不利，旋转会使半导体材料的结晶方向杂乱无章，甚至会形成高低不平的不完整薄膜，器件性能也大大下降，有的器件甚至没有性能，即坏点率很高。这样就使得基片中心和边缘的器件性能存在极大的落差，器件收率低。而且基片尺寸越大，这种落差就越明显。再一点，旋涂法会将大部分的溶液甩掉，造成原材料浪费。此外，旋涂方法也很难适用于柔性基片。综合以上几点因素，这种制备方法很难实现产业化应用。
现有技术的缺陷在于，采用旋涂工艺，基片中心的线速度和基片边缘的线速度不同导致中心和边缘的落差很大，均一度较差，使半导体材料的结晶方向杂乱无章，导致器件收率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机薄膜晶体管及其制备方法和一种制备装置，用以减少基片表面不同位置的落差，提高器件的良性。
本发明有机薄膜晶体管的制备方法，包括：
在基片上形成栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极；
其中，形成所述有机半导体层的步骤包括：
将溶解有用于形成所述有机半导体层的有机半导体材料的溶液进行刮涂形成所述有机半导体层。
优选的，在所述将溶解有用于形成所述有机半导体层的有机半导体材料的溶液进行刮涂形成所述有机半导体层的刮涂过程中，刮板与基片的所有接触点的线速度相同。
优选的，所述线速度是选自0.5mm/s~5cm/s中的任一速度。
较佳的，所述线速度为5mm/s。
优选的，在所述形成有机半导体层之前还包括：在基片上形成亲水区域和疏水区域。
优选的，所述在基片上形成栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极具体包括：
在基片表面形成栅电极；
在形成有栅电极的基片表面覆盖栅绝缘层；
在栅绝缘层表面形成有机半导体层；
在有机半导体层表面形成源漏电极。
优选的，所述在基片上形成栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极具体包括：
在基片表面形成源漏电极；
在形成有源漏电极的基片表面覆盖有机半导体层；
在有机半导体层表面形成栅绝缘层；
在栅绝缘层表面形成栅电极。
优选的，所述溶液中还溶解有高分子聚合物绝缘材料。
优选的，所述有机半导体材料为6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯，所述高分子聚合物绝缘材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，所述6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯和高分子聚合物绝缘材料的质量比为1:1，所述6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯和高分子聚合物绝缘材料在所述溶液中的总质量百分浓度为2%。
优选的，所述溶液的溶剂为氯苯或二氯苯。
优选的，所述基片为硅基片、玻璃基片或塑料基片。
本发明还涉及一种有机薄膜晶体管，包括依次排列的栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极，其中，所述有机半导体层通过上述的有机薄膜晶体管的制备方法制备。
本发明还涉及一种有机薄膜晶体管，包括依次排列的源漏电极、有机半导体层、栅绝缘层和栅电极，其中，所述有机半导体层通过上述的有机薄膜晶体管的制备方法制备。
本发明上述有机薄膜晶体管的制备方法特别适合制备大尺寸图案化的有机薄膜晶体管阵列。
本发明还涉及所述有机薄膜晶体管的制备方法在显示装置制造中的应用。
本发明还涉及应用于所述的有机薄膜晶体管的制备方法的制备装置，包括：刮板和移动控制装置，其中，所述移动控制装置用于控制刮板与基片接触，并控制刮板相对基片移动；
通过刮板将溶解有用于形成有机半导体层的有机半导体材料的溶液刮涂在基片上，并使刮板与基片的所有接触点的线速度相同。
优选的，所述移动控制装置包括：
固定刮板的固定器和放置基片的传送带。
优选的，所述移动控制装置包括：
移动刮板的移动器和放置基片的平台。
优选的，所述刮板为硅橡胶刮板。
优选的，在刮板朝向基片的一面设置有滴液口。
在本发明有机薄膜晶体管及其制备方法中，由于采用刮涂工艺，有机半导体材料的溶液在同样的横向剪切力的作用下在基片上移动，溶液在基片表面的厚度一致，因此，在基片点阵每行或每列的器件是同步一致形成的，因此每行或每列有机半导体材料的结晶方向差异不大，大大提高了良性器件的收率，并且器件的性能均一性较好。
附图说明
图1为本发明有机薄膜晶体管的制备方法对应的制备装置结构示意图；
图2为本发明有机薄膜晶体管的制备方法的具体实施例的形成亲水区域和疏水区域的基片结构示意图；
图3为本发明实施例5制备的一个有机薄膜晶体管器件的20倍偏光显微镜图；
图4为本发明实施例5制备的多个有机薄膜晶体管器件的转移曲线图；
图5为本发明实施例5制备的最优有机薄膜晶体管器件的双向转移曲线图；
图6为本发明实施例5制备的最优有机薄膜晶体管器件的输出曲线图；
图7为本发明对比例1制备的有机薄膜晶体管器件的双向转移曲线图；
图8为本发明对比例1制备的有机薄膜晶体管器件的输出曲线图；
图9为本发明对比例2制备的一个有机薄膜晶体管器件的偏光显微镜图；
图10为本发明对比例2制备的另一个有机薄膜晶体管器件的偏光显微镜图；
图11为本发明对比例2制备的多个有机薄膜晶体管器件的转移曲线图。
附图标记：
1-刮板  2-传送带  3-基片  4-溶液  5-亲水区域  6-疏水区域
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的基片不同位置有机薄膜结晶落差大，导致产品高不良率的技术问题，本发明提供了一种有机薄膜晶体管及其制备方法和一种制备装置。在本发明的技术方案中，采用刮涂工艺，有机半导体材料的溶液在同样的横向剪切力的作用下在基片上移动，溶液在基片表面的厚度保持一致，在基片点阵每行或每列的器件是同步形成的，因此，每行或每列小分子有机半导体材料的结晶方向差异不大，大大提高了良性器件的收率。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明有机薄膜晶体管的制备方法，包括：
在基片上形成栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极；
其中，形成所述有机半导体层的步骤包括：
将溶解有用于形成所述有机半导体层的有机半导体材料的溶液进行刮涂形成所述有机半导体层。
在本发明技术方案中，将配制好的溶液通过刮涂工艺刮涂在基片上，刮板可以采用沿直线移动的方式在基片上刮涂，也可以采用刮板在基片上旋转的方式刮涂，在整个刮涂过程中，刮板使得溶液在基片上的横向剪切力一致，溶液厚度一致，每个器件所处的状态平等，避免了采用旋涂工艺时溶液从内向外甩出溶液造成的基片边缘和中心的差异性，提高了有机薄膜晶体管器件的良率。
优选的，在所述将溶解有用于形成所述有机半导体层的有机半导体材料的溶液进行刮涂形成所述有机半导体层的刮涂过程中，刮板与基片的所有接触点的线速度相同。
在本发明的技术方案中，由于刮板与基片的所有接触点的线速度相同，则刮板在基片表面刮涂时，使溶液在基片上每个器件的停留时间一致，更好地保证了刮涂的均匀性，提高了有机薄膜晶体管器件的良率。
优选的，所述线速度是选自0.5mm/s~5cm/s中的任一速度，较佳的，所述线速度为5mm/s。
刮涂时，速度不宜太快，速度太快将影响刮涂到基片上的有机溶液的结晶性能，速度也不宜太慢，太慢影响生产效率，因此，可以选择0.5mm/s~5cm/s的速度，特别选择5mm/s的速度将有机溶液刮涂至基片上。
优选的，在所述形成有机半导体层之前还包括：在基片上形成亲水区域和疏水区域。
在本发明实施例中，一种基片为底栅结构，即在制备有机半导体层之前已经制备了栅极和栅极绝缘层，在制备有栅极绝缘层的基片上采用掩膜板对基片表面进行处理，如采用紫外臭氧清洗仪处理基片表面，在基片表面对应掩膜板的透光区形成亲水区域，在基片表面对应掩膜板的不透光区形成疏水区域；另一种基片为顶栅结构，即在制备有机半导体层之前已经制备了源漏电极，在制备有源漏电极的基片上采用掩膜板对基片表面进行处理，如采用紫外臭氧清洗仪处理基片表面，在基片表面对应掩膜板的透光区形成亲水区域，在基片表面对应掩膜板的不透光区形成疏水区域。将配制好的有机溶液通过刮涂工艺刮涂在基片上，溶液停留在基片的亲水区域，形成有机半导体层，在整个刮涂过程中，溶液在基片每行或每列的亲水区域停留时间一致，剪切力一致，每个器件所处的状态平等，避免了采用旋涂工艺时基片边缘和中心的差异性，提高了有机薄膜晶体管器件的良率。
优选的，所述在基片上形成栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极具体包括：
在基片表面形成栅电极；
在形成有栅电极的基片表面覆盖栅绝缘层；
在栅绝缘层表面形成有机半导体层；
在有机半导体层表面形成源漏电极。
在本发明实施例中，底栅结构的有机薄膜晶体管的有机半导体层采用刮涂的方式形成。
优选的，所述在基片上形成栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极具体包括：
在基片表面形成源漏电极；
在形成有源漏电极的基片表面覆盖有机半导体层；
在有机半导体层表面形成栅绝缘层；
在栅绝缘层表面形成栅电极。
在本发明实施例中，顶栅结构的有机薄膜晶体管的有机半导体层采用刮涂的方式形成。
优选的，所述溶液中还溶解有高分子聚合物绝缘材料。
在本发明实施例中，以底栅结构的有机薄膜晶体管为例，将配制好的有机半导体材料和高分子聚合物绝缘材料的有机混合溶液通过刮涂工艺刮涂在基片上，混合溶液停留在基片的亲水区域，并在剪切力作用下完成相分离，形成有机半导体薄膜，即有机半导体层和高分子聚合物绝缘层，其中，在有机半导体层和栅绝缘层之间形成了高分子聚合物绝缘层，因而避开了栅绝缘层上羟基基团的载流子陷阱，大大降低了迟滞效应。
本发明实施例的有机半导体材料可以为6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯（TIPS-pentacene）、6,13-双（三烷基硅烷基乙炔基）双噻吩蒽及其衍生物、烷基取代的苯并噻吩并苯并噻吩或烷基取代的六噻吩（α-6T）等；高分子聚合物绝缘材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯（PS）、聚α-甲基苯乙烯（PMS）。并且，本发明的技术方案不仅可以用于普通的基片中有机薄膜晶体管的制备，也可以用于柔性基片或不规则形状的基片中有机薄膜晶体管的制备。对于柔性基片，只需将柔性基片与放置基片的平台紧贴，刮板可以在基片表面进行刮涂，同样，对于形状不规则的基片也是如此，可以采用尺寸较大的刮板，刮板的长度要大于等于不规则基片的最大宽度，例如不规则基片为梯形，可以调整刮板长度大于或等于梯形的最长边，目的是使刮板带动有机溶液覆盖到整个基片表面。
优选的，所述有机半导体材料为6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯，所述高分子聚合物绝缘材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，所述6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯和高分子聚合物绝缘材料的质量比为1:1，所述6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯和高分子聚合物绝缘材料在所述溶液中的总质量百分浓度为2%。
所述溶液中的溶质，也就是有机半导体材料和高分子聚合物绝缘材料，有机半导体材料用于形成有机薄膜晶体管的有机半导体层，高分子聚合物绝缘材料用于形成有机薄膜晶体管的有机半导体层和栅绝缘层之间的界面修饰层，优选的，有机半导体材料为6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯，即Tips-并五苯，优选的，高分子聚合物绝缘材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚苯乙烯（PS）；通过试验研究表明，Tips-并五苯和高分子聚合物绝缘材料的质量比为1:1，且Tips-并五苯和高分子聚合物绝缘材料在所述溶液中的总质量百分浓度为2%时制备的溶液优选采用。
优选的，所述溶液的溶剂为氯苯或二氯苯。
所述溶液的溶剂用于溶解有机半导体材料和高分子聚合物绝缘材料，需满足溶剂的溶解性较好，并且在脱溶剂时易于挥发，优选的，溶剂可以为氯苯或二氯苯，当然，二氯苯可以为邻二氯苯、间二氯苯或对二氯苯。
优选的，所述基片为硅基片、玻璃基片或塑料基片。
本发明实施例的基片可以选择不同基底的基片，只要该基片需要制备有机薄膜晶体管的有机半导体层都可以使用本发明的有机薄膜晶体管的制备方法制备，优选的基片为硅基片、玻璃基片或塑料基片。
本发明实施例还涉及一种有机薄膜晶体管，包括依次排列的栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极，其中，所述有机半导体层通过上述的有机薄膜晶体管的制备方法制备。本发明实施例还涉及另一种有机薄膜晶体管，包括依次排列的源漏电极、有机半导体层、栅绝缘层和栅电极，其中，所述有机半导体层通过上述的有机薄膜晶体管的制备方法制备。
在本发明实施例中，以底栅结构为例，通过上述方法制备的有机薄膜晶体管包括依次排列的栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极，其中，有机半导体层的制备通过上述有机薄膜晶体管的制备方法制备，优选的，还包括位于有机半导体层和栅绝缘层之间的高分子聚合物绝缘材料层，具体为有机半导体材料和高分子聚合物绝缘材料的溶液刮涂到形成亲水区域和疏水区域的栅绝缘层上，混合溶液停留在亲水区域，脱溶后小分子有机半导体材料和高分子聚合物绝缘材料分层，分别形成有机半导体层和高分子聚合物绝缘层，其中，小分子有机半导体材料优选为Tips-并五苯，高分子聚合物绝缘材料优选为聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，高分子聚合物绝缘层位于有机半导体层和栅绝缘层之间。有机薄膜晶体管的其他结构，如栅电极、栅绝缘层和源漏电极的制备与现有的有机薄膜晶体管制备方法相同。同理，顶栅结构的有机薄膜晶体管也可以采用上述方法制备。
本发明实施例还涉及上述有机薄膜晶体管的制备方法在显示装置制造中的应用。
显示装置可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等具有任何显示功能的产品或部件。
本发明实施例还涉及应用于所述的有机薄膜晶体管的制备方法的制备装置，包括：
刮板和移动控制装置，其中，所述移动控制装置用于控制刮板与基片接触，并控制刮板相对基片移动；
通过刮板将溶解有用于形成有机半导体层的有机半导体材料的溶液刮涂在基片上，并使刮板与基片的所有接触点的线速度相同。
本发明实施例应用于所述的有机薄膜晶体管的制备方法的制备装置可以有多种，优选以下两种装置来说明。
如图1所示，为本发明实施例涉及的一种制备装置，包括刮板1、固定刮板的固定器和放置基片3的传送带2，其工作原理如下，将基片3放置在传送带2上，将与基片3对应的刮板1安装在固定器上固定，可以优选刮板1与基片3形成的夹角在30°~45°，如基片的尺寸为2cm×2cm，则选用的刮板与基片接触的边长要大于或等于2cm，在基片3靠近刮板1的一边滴足量的所需的溶液，启动与传送带2关联的步进马达，使基片3在传送带2带动下向刮板1移动，并使得刮板1刮涂基片3边缘的溶液直到刮涂完整个基片。
本发明还涉及另一种制备装置，包括刮板、移动刮板的移动器和放置基片的平台，该刮涂装置的工作原理如下，基片不移动，基片放置在平台上，而刮板可以随着控制刮板移动的移动器移动，从而在固定不动的基片上完成刮涂工艺。
优选的，所述刮板为硅橡胶刮板。
硅橡胶刮板表面平整，材质坚硬，并且其表面能较低，不易沾覆刮涂所用的溶液，适合用作刮涂的刮板。
优选的，在刮板朝向基片的一面设置有滴液口。
在刮板底部可以设置1个滴液口，使溶液通过该滴液口流出，若基片尺寸很大，可以设置多个滴液口，如3个、4个或6个等，在刮涂时只需根据基片的大小设定不同的滴液量，不会造成原材料的浪费，可以降低生产成本。
以下列举具体的实施例来说明本发明有机薄膜晶体管的制备方法。
（一）基片表面的处理
在氩气保护下，用三氯(1H,1H,2H,2H-十七氟癸烷基)硅烷蒸气处理整张空白基片形成单分子层，再用预先设计好的挡板覆盖在基片上，放到紫外臭氧清洗仪器中处理，如图2所示，挡板透光区域形成亲水区域5，挡板不透光区域形成疏水区域6，得到表面能具有有机溶液选择性梯度的基片。
（二）有机溶液的配制
在微加热和磁力搅拌的条件下将小分子有机半导体材料与高分子聚合物绝缘材料溶解在有机半导体和高分子聚合物的优良溶剂（如氯苯、二氯苯等）中，过夜充分溶解、静置、过滤，得到小分子有机半导体材料和高分子聚合物绝缘材料的混合溶液。其中，小分子有机半导体材料可以选用6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯、6,13-双（三烷基硅烷基乙炔基）双噻吩蒽及其衍生物、烷基取代的苯并噻吩并苯并噻吩或烷基取代的六噻吩（α-6T）等；高分子聚合物绝缘材料可以选用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯（PS）、聚α-甲基苯乙烯（PMS）等，本发明实施例仅以Tips-并五苯作为小分子有机半导体材料的代表，以聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯作为高分子聚合物绝缘材料的代表进行说明。
（三）有机薄膜晶体管的制备
实施例1
将质量比为1:1的Tips-并五苯与聚苯乙烯（PS）溶解在40℃的氯苯中，静置、过滤后，制成Tips-并五苯与聚苯乙烯的总质量百分浓度为2%的混合溶液，滴定足量的溶液在硅基片边缘，以0.5mm/s的速度将溶液缓慢地均匀刮涂在硅基片上，完成选择性图案化，真空环境过夜干燥，制备成膜。金属挡板遮盖已自组装完毕的器件，用热蒸镀法制备厚度为50-100nm的金电极作为源漏电极。
实施例2
将质量比为1:1的Tips-并五苯与聚苯乙烯（PS）溶解在40℃的氯苯中，静置、过滤，制成Tips-并五苯与聚苯乙烯的总质量百分浓度为2%的有机溶液，滴定足量的溶液在硅基片边缘，借助于附加刮涂装置以5cm/s的速度将溶液缓慢地均匀涂布在硅基片上，完成选择性图案化，真空环境过夜干燥，制备成膜。金属挡板遮盖已自组装完毕的器件，用热蒸镀法制备厚度为50-100nm的金电极作为源漏电极。
实施例3
将质量比为1:1的Tips-并五苯与聚苯乙烯（PS）溶解在40℃的二氯苯中，静置、过滤后，制成Tips-并五苯与聚苯乙烯的总质量百分浓度为2%的混合溶液，滴定足量的溶液在硅基片边缘，以1cm/s的速度将溶液缓慢地均匀刮涂在硅基片上，完成选择性图案化，真空环境过夜干燥，制备成膜。金属挡板遮盖已自组装完毕的器件，用热蒸镀法制备厚度为50-100nm的金电极作为源漏电极。
实施例4
将质量比为1:1的Tips-并五苯与聚苯乙烯（PS）溶解在40℃的二氯苯中，静置、过滤后，制成Tips-并五苯与聚苯乙烯的总质量百分浓度为2%的混合溶液，滴定足量的溶液在硅基片边缘，以5mm/s的速度将溶液缓慢地均匀刮涂在硅基片上，完成选择性图案化，真空环境过夜干燥，制备成膜。金属挡板遮盖已自组装完毕的器件，用热蒸镀法制备厚度为50-100nm的金电极作为源漏电极。
实施例5
将质量比为1:1的Tips-并五苯与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶解在40℃的二氯苯中，静置、过滤后，制成Tips-并五苯与聚苯乙烯的总质量百分浓度为2%的混合溶液，滴定足量的溶液在硅基片边缘，以5mm/s的速度将溶液缓慢地均匀刮涂在硅基片上，完成选择性图案化，真空环境过夜干燥，制备成膜。金属挡板遮盖已自组装完毕的器件，用热蒸镀法制备厚度为50-100nm的金电极作为源漏电极。
实施例6
将质量比为1:1的Tips-并五苯与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶解在40℃的二氯苯中，静置、过滤后，制成Tips-并五苯与聚苯乙烯的总质量百分浓度为2%的混合溶液，滴定足量的溶液在硅基片边缘，以1cm/s的速度将溶液缓慢地均匀刮涂在硅基片上，完成选择性图案化，真空环境过夜干燥，制备成膜。金属挡板遮盖已自组装完毕的器件，用热蒸镀法制备厚度为50-100nm的金电极作为源漏电极。
实施例7
将质量比为1:1的Tips-并五苯与聚苯乙烯（PS）溶解在40℃的氯苯中，静置、过滤后，制成Tips-并五苯与聚苯乙烯的总质量百分浓度为2%的混合溶液，滴定足量的溶液在玻璃基片边缘，以0.5mm/s的速度将溶液缓慢地均匀刮涂在基片上，完成选择性图案化，真空环境过夜干燥，制备成膜。金属挡板遮盖已自组装完毕的器件，用热蒸镀法制备厚度为50-100nm的金电极作为源漏电极。
实施例8
将质量比为1:1的Tips-并五苯与聚苯乙烯（PS）溶解在40℃的氯苯中，静置、过滤后，制成Tips-并五苯与聚苯乙烯的总质量百分浓度为2%的混合溶液，滴定足量的溶液在塑料基片边缘，该塑料基片可以选用聚酯基片（PET基片），以0.5mm/s的速度将溶液缓慢地均匀刮涂在塑料基片上，完成选择性图案化，真空环境过夜干燥，制备成膜。金属挡板遮盖已自组装完毕的器件，用热蒸镀法制备厚度为50-100nm的金电极作为源漏电极。
对比例1
将纯Tips-并五苯溶解在40℃的二氯苯中，静置，制成质量百分浓度为2%的溶液。以1000r/min的速度旋涂在预处理的基片上，完成选择性图案化，真空环境过夜干燥，制备成膜。金属挡板遮盖已自组装完毕的器件，用热蒸镀法制备厚度为50-100nm的金电极作为源漏电极。
对比例2
将质量比为1:1的Tips-并五苯与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶解在80℃的二氯苯中，静置、过滤制成总质量百分浓度为2%的溶液。以3500r/min的速度旋涂在预处理的基片上，完成选择性图案化，真空环境过夜干燥，制备成膜。金属挡板遮盖已自组装完毕的器件，用热蒸镀法制备厚度为50-100nm的金电极作为源漏电极。
采用偏光显微镜对实施例1~7和对比例1~2的有机薄膜晶体管进行拍摄，并进行器件性能测试。图3为实施例5制备的一个有机薄膜晶体管器件的20倍偏光显微镜图，可以看到在沟道内，Tips-并五苯呈栅状整齐排列，表明Tips-并五苯的结晶性好。图4为实施例5制备的多个有机薄膜晶体管器件的转移曲线图，其中，较粗曲线为最优的器件转移曲线图，其收率为43/48=89.58%，可见优良器件收率大大提高，器件性能均匀性也有提高，最好性能与最差性能跨度大约为一个数量级；图5是实施例5中制备的最优器件的双向转移曲线图，可以看出基本不存在迟滞效应；图6是实施例5中制备的最优器件的输出曲线图。实施例1~4和实施例6~8分别制备的单个有机薄膜晶体管器件的20倍偏光显微镜图与图3类似，也表明Tips-并五苯的结晶性较好，这里就不一一赘述；实施例1~4和实施例6~8分别制备的多个有机薄膜晶体管器件的收率分别为92%、86%、91%、94%、90%、91%和84%。可见器件的收率较高，并且器件性能较均匀。
采用现有技术的旋涂工艺制作的有机薄膜晶体管器件，图7为对比例1制备的有机薄膜晶体管器件的双向转移曲线图，图8是对比例1中制备的有机薄膜晶体管器件的输出曲线图，可以看出该器件性能差，欧姆接触不好，且存在很大的迟滞效应。对比例2采用旋涂方法制备有机薄膜晶体管，旋转过程中，它们会因为各自线速度的不同而产生差异，靠近中心的器件和结晶性较好，但边缘和角落的器件就相差甚远，即边缘或角落里的亲水区域内Tips-并五苯和PMMA都裸露在外，高分子聚合物层不能很好地分配到有机半导体层和栅绝缘层之间，图9为其中一个不均匀器件的偏光显微镜图，左下角亮区为Tips-并五苯堆积的地方，而图中上部区域的Tips-并五苯的结晶情况远没有亮区好。图10为对比例2制备的一个结晶方向杂乱无章器件的偏光显微镜图，可以看出首先结晶不均匀，其次在亮区和图中上部区域都没有所谓的结晶方向性。图11是对比例2的制备的多个有机薄膜晶体管器件的转移曲线图，其中，器件的工作概率为58/216=26.85%，器件收率很小，而且性能参差不齐，最好器件与最差器件跨度大于三个数量级。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
在基片上形成栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极；
其中，形成所述有机半导体层的步骤包括：
将溶解有用于形成所述有机半导体层的有机半导体材料的溶液进行刮涂形成所述有机半导体层。
2.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，在所述将溶解有用于形成所述有机半导体层的有机半导体材料的溶液进行刮涂形成所述有机半导体层的刮涂过程中，刮板与基片的所有接触点的线速度相同。
3.如权利要求2所述的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述线速度是选自0.5mm/s~5cm/s中的任一速度。
4.如权利要求3所述的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述线速度为5mm/s。
5.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，在所述形成有机半导体层之前还包括：在基片上形成亲水区域和疏水区域。
6.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述在基片上形成栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极具体包括：
在基片表面形成栅电极；
在形成有栅电极的基片表面覆盖栅绝缘层；
在栅绝缘层表面形成有机半导体层；
在有机半导体层表面形成源漏电极。
7.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述在基片上形成栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极具体包括：
在基片表面形成源漏电极；
在形成有源漏电极的基片表面覆盖有机半导体层；
在有机半导体层表面形成栅绝缘层；
在栅绝缘层表面形成栅电极。
8.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述溶液中还溶解有高分子聚合物绝缘材料。
9.如权利要求8所述的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述有机半导体材料为6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯，所述高分子聚合物绝缘材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，所述6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯和高分子聚合物绝缘材料的质量比为1:1，所述6,13-双（三异丙基硅烷基乙炔基）并五苯和高分子聚合物绝缘材料在所述溶液中的总质量百分浓度为2%。
10.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述溶液的溶剂为氯苯或二氯苯。
11.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述基片为硅基片、玻璃基片或塑料基片。
12.一种有机薄膜晶体管，其特征在于，包括依次排列的栅电极、栅绝缘层、有机半导体层和源漏电极，其中，所述有机半导体层通过如权利要求1-11中任一项所述的方法制备。
13.一种有机薄膜晶体管，其特征在于，包括依次排列的源漏电极、有机半导体层、栅绝缘层和栅电极，其中，所述有机半导体层通过如权利要求1-11中任一项所述的方法制备。
14.一种应用于如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的制备方法的制备装置，其特征在于，包括：刮板和移动控制装置，其中，所述移动控制装置用于控制刮板与基片接触，并控制刮板相对基片移动；
通过刮板将溶解有用于形成有机半导体层的有机半导体材料的溶液刮涂在基片上。
15.如权利要求14所述的制备装置，其特征在于，所述移动控制装置包括：
固定刮板的固定器和放置基片的传送带。
16.如权利要求14所述的制备装置，其特征在于，所述移动控制装置包括：
移动刮板的移动器和放置基片的平台。
17.如权利要求14所述的制备装置，其特征在于，所述刮板为硅橡胶刮板。
18.如权利要求14所述的制备装置，其特征在于，在刮板朝向基片的一面设置有滴液口。
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