CN104993051B - 一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，利用旋涂成膜工艺技术，在硅/二氧化硅衬底上，依次制备出金属膜片阵列层、有机半导体层，随后，通过图形化掩膜覆盖蒸镀工艺技术在金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道层表面及其硅片衬底背面上分别形成Cr/Au复合金属电极，引出相应的源极、漏极和栅极，再通过旋涂有机物实现对金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道的有效封装和保护，从而制备出新型的金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管。本发明制备方法新颖，制作成本低，制备工艺简单，精确可控，有效提高了金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的开关比及其电流值。
Description
技术领域
本发明涉及半导体纳米材料与器件领域，特别是一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步，人们对于信息存储、传递及其处理的依赖程度日益增加。而半导体器件和工艺技术作为信息的存储、传递及其处理的主要载体和物质基础，现已成为众多科学家争相研究的热点。薄膜晶体管，作为一种非常重要的半导体器件，在信息存储、传递和处理等领域起着至关重要的作用。然而，截至目前为止，现有大规模使用薄膜晶体管，是一种基于微电子硅工艺的半导体器件。这种传统的基于硅微电子工艺薄膜场效应晶体管存在对设备要求高，制备工艺复杂，成本较高和器件整体性能有限，灵敏度、开关频率和速度有限等问题。并且，随着人们对于高性能薄膜晶体管要求的逐步提升，基于微电子硅工艺的薄膜场效应晶体管已难以满足当今信息社会对高灵敏度、高开关频率和开关速度的薄膜场效应晶体管的需求。
近年来，纳米材料和纳米结构因其具有独特的电学、光学量子尺寸效应，为控制材料性能提供了除控制其化学组成之外的另一有效手段。尤其是通过电子束刻蚀技术获得图形化光刻胶，从而通过光刻胶lift-off工艺技术实现金属膜片阵列制备及其金属膜片阵列间隙的可控，由于这种金属膜片阵列材料非常高迁移率和电传导能力，这种金属膜片阵列结构将有效降低了电子在导电沟道中阻碍作用，大大提升了这种复合结构导电沟道中电子迁移率，这将为制备金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道场效应管提供了可能。此外，由于金属膜片阵列在复合导电沟道规则分布，将间接缩短了薄膜晶体管的有效沟道长度，从而很大程度上可以有效提升这种金属膜片阵列/有机半导体材料复合导电沟道薄膜晶体管的输入特性和转移特性，因此，这为有机半导体导电沟道为基础的新型薄膜晶体管制备提供了一种可能和新思路。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，制备方法新颖，制作成本低，制备工艺简单，器件性能灵活可控。
本发明采用以下方案实现：一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，具体包括以下步骤;
步骤S1：选取一硅/二氧化硅衬底，所述的硅/二氧化硅衬底包括衬底硅以及设置于衬硅表面的二氧化硅膜；
步骤S2：利用旋涂成膜工艺在所述硅/二氧化硅衬底表面制备金属膜片阵列层；
步骤S3：制备有机半导体层，得到金属膜片阵列/有机半导体复合膜层，并将所述的金属膜片阵列/有机半导体复合膜层作为导电沟道；
步骤S4：在步骤S3得到的覆盖有金属膜片阵列/有机半导体复合膜层的硅/二氧化硅衬底上制备金属电极，得到金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极；
步骤S5：采用有机物封装，得到金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管。
进一步的，所述步骤S2具体为：将硅/二氧化硅衬底采用硫酸与双氧水的混合溶液高温清洗，并采用旋涂工艺在硅/二氧化硅衬底的二氧化硅膜表面涂覆一层光刻胶，利用电子束刻蚀光刻技术将待生长金属膜片阵列处的光刻胶刻蚀去除，并通过蒸镀工艺技术在图形化的光刻胶上生长一层金属膜，接着将生长了金属膜的硅/二氧化硅衬底在丙酮溶液中超声形成金属膜片阵列，制得覆盖了金属膜片阵列层的硅/二氧化硅衬底。较佳地，本发明采用lift off工艺，在没有光刻胶覆盖的地方的金属膜会保留下来，而有光刻胶覆盖地方的金属膜会在超声过程中随着光刻胶剥离下来。
进一步的，所述步骤S3具体为：将有机半导体前驱体溶液旋涂在覆盖了金属膜片阵列层的硅/二氧化硅衬底的金属膜片阵列层表面，并采用热处理固化，在金属膜片阵列层表面上制备有机半导体层，得到金属膜片阵列/有机半导体复合膜层。
进一步的，所述步骤S4具体为：在覆盖有金属膜片阵列/有机半导体复合膜层的硅/二氧化硅衬底的金属膜片阵列/有机半导体复合膜层表面以及硅/二氧化硅衬底的硅衬底表面分别采用图形化掩膜覆盖蒸镀工艺形成Cr/Au复合金属电极，分别作为金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极。
进一步的，所述步骤S5具体为：将聚酰胺酸溶液旋涂在覆盖有金属膜片阵列/有机半导体复合膜层的硅/二氧化硅衬底的金属膜片阵列/有机半导体复合膜层表面形成膜，并采用阶梯温度热处理方式实现聚酰胺酸的聚酰亚胺化，得到金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管。
进一步的，所述硅/二氧化硅衬底面积为1cm×1cm；其中二氧化硅膜作为金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的绝缘层，所述二氧化硅膜的厚度为30-300nm；所述光刻胶的厚度为100-1000nm；其中金属膜片阵列中单个金属膜片单元的面积为1μm-5μm×1μm-20μm；金属膜片单元间间隙为20nm-1000nm；金属膜片阵列的厚度为20nm-50nm。
进一步的，所述的有机半导体前驱体溶液包括并五苯以及PEDOT/PSS；其中所述将有机半导体前驱体溶液旋涂在覆盖了金属膜片阵列层的硅/二氧化硅衬底的金属膜片阵列层表面的旋涂工艺转数为1000-3000rpm；所述的热处理温度为80-150℃和所述的热处理的时间分别为0.5-3.0h；所述的有机半导体层厚度为5nm-30nm。
进一步的，所述源极与漏极设置于复合膜层表面，间距为10-50μm，所述的栅极设置于衬底背面；所述的图形化掩膜覆盖蒸镀工艺为采用图形化的金属掩膜覆盖在覆盖有金属膜片阵列/有机半导体复合膜层的硅/二氧化硅衬底的金属膜片阵列/有机半导体复合膜层表面，然后在其表面进行蒸镀。
进一步的，所述阶梯温度热处理方式为120℃ /1 h，180℃ /1 h，250℃/1 h，300℃ /1 h。
具体的，本发明的制备方法为：
（1）取1cm×1cm大小、氧化层厚度为30～300nm的硅/二氧化硅衬底。将该硅/二氧化硅衬底在浓硫酸/少量双氧水溶液中高温清洗30min，并采用旋涂工艺将在硅/二氧化硅衬底表面涂覆一层光刻胶，利用电子束刻蚀光刻技术将生长金属膜片阵列处光刻胶刻蚀去除，并通过蒸镀工艺技术在图形化的光刻胶上生长一层20nm-50nm金属膜（金、银、铜），随后将生长了金属膜样片在丙酮溶液中超声形成金属（金、银、铜）膜片阵列，制得覆盖金属膜片阵列的硅/二氧化硅样片。
（2）采用1000-3000rpm转速将有机半导体如并五苯或PEDOT/PSS的氯苯溶液旋涂到涂覆了金属膜片阵列的硅/二氧化硅衬底样片上，并在80-150℃温度条件下热处理0.5-3.0h，及在金属膜片阵列上形成一层有机半导体层。
（3）在制备了金属膜片阵列层、有机半导体层的硅/二氧化硅衬底样片上采用图形化掩膜覆盖蒸镀工艺形成Cr/Au复合金属电极，分别作为金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极；其中源极、漏极和栅极面积为200μm×300μm，源极与漏极间距为10-50μm。
（4）采用1000-3000rpm转速、60s旋涂时间将聚酰胺酸溶液旋涂到已经制备了金属膜片阵列层、有机半导体层并镀电极后的硅/二氧化硅样片上，并经过相应的热处理聚酰亚胺化，即在金属膜片阵列层上形成一层有机绝缘隔封装保护层。
与现有技术相比，本发明基于常规的旋涂成膜工艺技术及其光刻胶lift-off工艺技术制备出金属膜片阵列/有机半导体材料复合导电沟道，并进一步通过旋涂有机物实现对金属膜片阵列/有机半导体材料复合导电沟道的有效封装和保护，从而制备出新型的金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管。本发明制备方法新颖，制作成本低，制备工艺简单，器件性能灵活可控。所制备的晶体管具有特殊金属膜片阵列/有机半导体材料复合导电沟道层，因此，可充分利用金属膜片阵列/有机半导体复合材料对于薄膜晶体管导电沟道长度的调控效应及其金属膜片阵列间隙的量子尺寸效应，从而有效提高了金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道晶体管的灵敏度和输出转移特性，因此，在新型光电器件中将具有非常重要的应用前景。
附图说明
图1为本发明的硅/二氧化硅衬底结构示意图；
图2为本发明的涂覆了金属膜片阵列后的硅/二氧化硅衬底结构示意图；
图3为本发明的涂覆了金属膜片阵列层和有机半导体层后的硅/二氧化硅衬底结构示意图；
图4为本发明的涂覆了金属膜片阵列层、有机半导体层并镀电极后的硅/二氧化硅衬底结构示意图；
图5为本发明的封装后的金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管结构示意图。
图6为本发明的金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的工作原理示意图。
[主要组件符号说明]
图中：1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极，8为有机绝缘封装层，9为工作时电流流动方向。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
实施例一。
（1）取1cm×1cm大小、氧化层厚度为30nm的硅/二氧化硅衬底，图1为硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜。将该硅/二氧化硅衬底在浓硫酸/少量双氧水溶液中高温清洗30min，并采用旋涂工艺将在硅/二氧化硅衬底表面涂覆一层光刻胶，利用电子束刻蚀光刻技术将生长金属膜片阵列处光刻胶刻蚀去除，并通过蒸镀工艺技术在图形化的光刻胶上生长一层20nm金膜，随后将生长了金膜样片在丙酮溶液中超声形成金膜片阵列，制得覆盖金膜片阵列的硅/二氧化硅样片；图2为涂覆了金属膜片阵列后的硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为涂覆的金属膜片阵列层。
（2）采用1000rpm转速将有机半导体如并五苯或PEDOT/PSS的氯苯溶液旋涂到涂覆了金属膜片阵列的硅/二氧化硅衬底样片上，并在80℃温度条件下热处理0.5h，及在金属膜片阵列上形成一层有机半导体层，图3为涂覆了金属膜片阵列层和有机半导体材料后的硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层。
（3）在制备了金膜片阵列层、有机半导体层的硅/二氧化硅衬底样片上采用图形化掩膜覆盖蒸镀工艺形成Cr/Au复合金属电极，分别作为金膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极；其中源极、漏极和栅极面积为200μm×300μm，源极与漏极间距为10μm；图4为形成了金属膜片阵列层、有机半导体层并镀电极后的硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极。
（4）采用1000rpm转速、60s旋涂时间将聚酰胺酸溶液旋涂到已经制备了金属膜片阵列层、有机半导体层并镀电极后的硅/二氧化硅样片上，并经过相应的热处理聚酰亚胺化，即在金属膜片阵列层上形成一层有机绝缘隔封装保护层；图5为封装后的金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极，8为有机绝缘封装层；图6为金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的工作原理示意图。其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为涂覆形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极，8为有机绝缘封装层，9为工作时电流流动示意图。
实施例二。
（1）取1cm×1cm大小、氧化层厚度为200nm的硅/二氧化硅衬底，图1为硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜。将该硅/二氧化硅衬底在浓硫酸/少量双氧水溶液中高温清洗30min，并采用旋涂工艺将在硅/二氧化硅衬底表面涂覆一层光刻胶，利用电子束刻蚀光刻技术将生长金属膜片阵列处光刻胶刻蚀去除，并通过蒸镀工艺技术在图形化的光刻胶上生长一层35nm银膜，随后将生长了银膜样片在丙酮溶液中超声形成银膜片阵列，制得覆盖银膜片阵列的硅/二氧化硅样片；图2为涂覆了金属膜片阵列后的硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为涂覆的金属膜片阵列层。
（2）采用2000rpm转速将有机半导体如并五苯或PEDOT/PSS的氯苯溶液旋涂到涂覆了金属膜片阵列的硅/二氧化硅衬底样片上，并在110℃温度条件下热处理2.0h，及在金属膜片阵列上形成一层有机半导体层，图3为涂覆了金属膜片阵列层和有机半导体材料后的硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层。
（3）在制备了金属膜片阵列层、有机半导体层的硅/二氧化硅衬底样片上采用图形化掩膜覆盖蒸镀工艺形成Cr/Au复合金属电极，分别作为金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极；其中源极、漏极和栅极面积为200μm×300μm，源极与漏极间距为40μm；图4为形成了金属膜片阵列层、有机半导体层并镀电极后的硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极。
（4）采用2000rpm转速、60s旋涂时间将聚酰胺酸溶液旋涂到已经制备了金属膜片阵列层、有机半导体层并镀电极后的硅/二氧化硅样片上，并经过相应的热处理聚酰亚胺化，即在金属膜片阵列层上形成一层有机绝缘隔封装保护层；图5为封装后的金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极，8为有机绝缘封装层；图6为金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的工作原理示意图。其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为涂覆形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极，8为有机绝缘封装层，9为工作时电流流动示意图。
实施例三。
（1）取1cm×1cm大小、氧化层厚度为300nm的硅/二氧化硅衬底，图1为硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜。将该硅/二氧化硅衬底在浓硫酸/少量双氧水溶液中高温清洗30min，并采用旋涂工艺将在硅/二氧化硅衬底表面涂覆一层光刻胶，利用电子束刻蚀光刻技术将生长金属膜片阵列处光刻胶刻蚀去除，并通过蒸镀工艺技术在图形化的光刻胶上生长一层50nm铜膜，随后将生长了铜膜样片在丙酮溶液中超声形成铜膜片阵列，制得覆盖铜膜片阵列的硅/二氧化硅样片；图2为涂覆了金属膜片阵列后的硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为涂覆的金属膜片阵列层。
（2）采用3000rpm转速将有机半导体如并五苯或PEDOT/PSS的氯苯溶液旋涂到涂覆了金属膜片阵列的硅/二氧化硅衬底样片上，并在150℃温度条件下热处理3.0h，及在金属膜片阵列上形成一层有机半导体层，图3为涂覆了金属膜片阵列层和有机半导体材料后的硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层。
（3）在制备了金属膜片阵列层、有机半导体层的硅/二氧化硅衬底样片上采用图形化掩膜覆盖蒸镀工艺形成Cr/Au复合金属电极，分别作为金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极；其中源极、漏极和栅极面积为200μm×300μm，源极与漏极间距为50μm；图4为形成了金属膜片阵列层、有机半导体层并镀电极后的硅/二氧化硅衬底结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极。
（4）采用3000rpm转速、60s旋涂时间将聚酰胺酸溶液旋涂到已经制备了金属膜片阵列层、有机半导体层并镀电极后的硅/二氧化硅样片上，并经过相应的热处理聚酰亚胺化，即在金属膜片阵列层上形成一层有机绝缘隔封装保护层；图5为封装后的金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管结构示意图，其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极，8为有机绝缘封装层；图6为金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的工作原理示意图。其中1为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为涂覆形成的金属膜片阵列层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极，8为有机绝缘封装层，9为工作时电流流动示意图。
综上所述，本发明制备方法新颖，制作成本低，制备工艺简单，器件性能灵活可控。所制备的晶体管具有特殊金属膜片阵列/有机半导体材料复合导电沟道层，因此，可充分利用金属膜片阵列/有机半导体复合材料对于薄膜晶体管导电沟道长度的调控效应及其金属膜片阵列间隙的量子尺寸效应，从而有效提高了金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道晶体管的灵敏度和输出转移特性，因此，在新型光电器件中将具有非常重要的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于包括以下步骤;
步骤S1：选取一硅/二氧化硅衬底，所述的硅/二氧化硅衬底包括衬底硅以及设置于衬硅表面的二氧化硅膜；
步骤S2：利用旋涂成膜工艺在所述硅/二氧化硅衬底表面制备金属膜片阵列层；
步骤S3：制备有机半导体层，得到金属膜片阵列/有机半导体复合膜层，并将所述的金属膜片阵列/有机半导体复合膜层作为导电沟道；
步骤S4：在步骤S3得到的覆盖有金属膜片阵列/有机半导体复合膜层的硅/二氧化硅衬底上制备金属电极，得到金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极；
步骤S5：采用有机物封装，得到金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管；
其中，所述步骤S2具体为：将硅/二氧化硅衬底采用硫酸与双氧水的混合溶液高温清洗，并采用旋涂工艺在硅/二氧化硅衬底的二氧化硅膜表面涂覆一层光刻胶，利用电子束刻蚀光刻技术将待生长金属膜片阵列处的光刻胶刻蚀去除，并通过蒸镀工艺技术在图形化的光刻胶上生长一层金属膜，接着将生长了金属膜的硅/二氧化硅衬底在丙酮溶液中超声形成金属膜片阵列，制得覆盖了金属膜片阵列层的硅/二氧化硅衬底。
2.根据权利要求1所述的一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：将有机半导体前驱体溶液旋涂在覆盖了金属膜片阵列层的硅/二氧化硅衬底的金属膜片阵列层表面，并采用热处理固化，在金属膜片阵列层表面上制备有机半导体层，得到金属膜片阵列/有机半导体复合膜层。
3.根据权利要求1所述的一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤S4具体为：在覆盖有金属膜片阵列/有机半导体复合膜层的硅/二氧化硅衬底的金属膜片阵列/有机半导体复合膜层表面以及硅/二氧化硅衬底的硅衬底表面分别采用图形化掩膜覆盖蒸镀工艺形成Cr/Au复合金属电极，分别作为金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极。
4.根据权利要求1所述的一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤S5具体为：将聚酰胺酸溶液旋涂在覆盖有金属膜片阵列/有机半导体复合膜层的硅/二氧化硅衬底的金属膜片阵列/有机半导体复合膜层表面形成膜，并采用阶梯温度热处理方式实现聚酰胺酸的聚酰亚胺化，得到金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管。
5.根据权利要求1所述的一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述硅/二氧化硅衬底面积为1cm×1cm；其中二氧化硅膜作为金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的绝缘层，所述二氧化硅膜的厚度为30-300nm；所述光刻胶的厚度为100-1000nm；其中金属膜片阵列中单个金属膜片单元的面积为1μm-5μm×1μm-20μm；金属膜片单元间间隙为20nm-1000nm；金属膜片阵列的厚度为20nm-50nm。
6.根据权利要求2所述的一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述的有机半导体前驱体溶液包括并五苯以及PEDOT/PSS；其中所述将有机半导体前驱体溶液旋涂在覆盖了金属膜片阵列层的硅/二氧化硅衬底的金属膜片阵列层表面的旋涂工艺转数为1000-3000rpm；所述的热处理温度为80-150℃和所述的热处理的时间分别为0.5-3.0h；所述的有机半导体层厚度为5nm-30nm。
7.根据权利要求3所述的一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述源极与漏极设置于复合膜层表面，间距为10-50μm，所述的栅极设置于衬底背面；所述的图形化掩膜覆盖蒸镀工艺为采用图形化的金属掩膜覆盖在覆盖有金属膜片阵列/有机半导体复合膜层的硅/二氧化硅衬底的金属膜片阵列/有机半导体复合膜层表面，然后在其表面进行蒸镀。
8.根据权利要求4所述的一种金属膜片阵列/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述阶梯温度热处理方式为120℃ /1 h，180℃ /1 h，250℃/1 h，300℃ /1 h。
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