CN105226189B - 阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管及其制备方法 - Google Patents

阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105226189B
CN105226189B CN201410734627.XA CN201410734627A CN105226189B CN 105226189 B CN105226189 B CN 105226189B CN 201410734627 A CN201410734627 A CN 201410734627A CN 105226189 B CN105226189 B CN 105226189B
Authority
CN
China
Prior art keywords
active layer
symmetrical
effect tube
organic field
heterojunction structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410734627.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105226189A (zh
Inventor
唐莹
郑亚开
韦
韦一
彭应全
陈真
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Jiliang University
Original Assignee
China Jiliang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Jiliang University filed Critical China Jiliang University
Priority to CN201410734627.XA priority Critical patent/CN105226189B/zh
Publication of CN105226189A publication Critical patent/CN105226189A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105226189B publication Critical patent/CN105226189B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管及其制备方法，属于有机电子器件领域。现阶段平面异质结结构的双极型有机场效应管对称性不理想，远达不到现代集成电路工艺要求。本发明提出阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管及其制备方法，其有源层为阶梯形结构，由衬底、栅电极、栅介质层、P型有源层、N型有源层、金属源、漏电极组成并依次叠加。该阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管的P型有源层和N型有源层沟道长度不一样，接近源漏电极的上层有源层的沟道长度比接近栅电极的下层有源层小，有源层之间形成阶梯型结构，实现源、漏电极与N型和P型有源层的有效接触，从而提高平面异质结结构的双极型场效应管器件I‑V特性的对称性，可能对现代集成电路工艺产生重要影响。

Description

阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管及其制备 方法
【技术领域】
本发明属于有机电子器件领域，特别涉及一种对称双极型场效应管及其制备方法。
【背景技术】
有机场效应管(OFET)具有一系列优点：可制成大面积器件、材料众多易于调节性能、制备工艺简单、成本低、良好的柔韧性等。近年来，高性能、多功能OFET的出现，使OFET的研究取得了突破性进展。OFET的研究是为实现全有机电路打下基础，故双极型有机场效应管(AOFET)的研究就显得更加紧急迫切。AOFET即单一器件中同时存在电子和空穴沟道，AOFET主要分为单层双极型材料、平面异质结(PHJ)和体异质结(BHJ)三种结构。综合考虑双极性实现难易程度和工艺制备难易程度，PHJ结构在制备双极型OFET时更具优势。虽然目前平面异质结结构的双极型有机场效应管(PAOFET)具有N型和P型场效应管的特性，但是I-V特性的对称性不理想。现代集成电路工艺要求对称性良好的CMOS结构，而目前的PAOFET远达不到集成电路应用的要求。金属源、漏电极与有源层之间的接触问题是影响PAOFET性能提高的重要原因之一。因而，选择合适的结构让源、漏电极与有源层形成良好接触从而平衡空穴和电子的注入显得十分重要。目前报道的PAOFET大多是多层有源层宽度一样，虽然这种结构往往不能同时保证源、漏电极与双层有源层都有接触，形成的双极型I-V特性对称性不佳。本发明采取新型的阶梯型平面异质结的结构实现源、漏电极与有源层的充分有效接触，可以制造I-V特性对称性良好的PAOFET，对有机OFET集成电路的发展意义十分重大。
【发明内容】
本发明的目的是针对上述存在的问题，提供阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管及其制备方法。该阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管的P型有源层和N型有源层沟道长度不一样，接近源漏电极的上层有源层的沟道长度比接近栅电极的下层有源层小，有源层之间形成阶梯型结构，以实现源、漏电极与N型和P型有源层的有效接触，从而提高PAOFET器件的I-V特性的对称性。
本发明的技术方案：
阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管，其有源层为阶梯形结构，由衬底、栅电极、栅介质层、P型有源层、N型有源层、源漏电极组成并依次叠加，其特征在于：P型有源层和N型有源层沟道长度不同，接近源漏电极的上层有源层沟道长度比接近栅电极的下层有源层小，有源层之间形成阶梯型结构；所述衬底为氧化铟锡(ITO)玻璃和重掺杂硅；所述栅电极为Au和重掺杂硅；所述栅介质层为聚乙烯醇(PVA)和SiO2；所述P型有源层为并五苯(Pentacene)；所述N型有源层为C60；所述金属源、漏电极为Cu。
阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管的制备方法，步骤如下：
1)将衬底分别用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗后放入手套箱中干燥1小时，以清洗干净衬底表面；
2)根据所用衬底制备不同栅电极，图1器件在真空镀膜机中用掩膜法制备栅电极，控制Au的蒸发速率和真空镀膜机腔室的真空度，图2器件不需另外制备栅电极；
3)根据所用衬底制备不同栅介质层，图1器件将聚合物PVA用旋涂法涂覆在ITO玻璃上，注意控制转速，图2器件将重掺杂硅片置于紫外/臭氧环境中生成SiO2栅介质层；
4)用掩膜法分别在上述两种衬底上依次蒸发一定厚度的P型有源层和N型有源层，注意控制真空镀膜机腔室的真空度和有源层的蒸发速率；
5)用掩膜法分别在两种衬底上的有源层上蒸发一定厚度的金属源、漏电极，注意控制真空镀膜机腔室的真空度和金属电极的蒸发速率。
本发明的技术分析：
该阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管采用阶梯结构，P型有源层和N型有源层沟道长度不一样，上层(接近源、漏电极)有源层的沟道长度比下层(接近栅电极)有源层小，增大了有源层和源、漏电极的有效接触，充分释放了载流子的注入效率，实现源、漏电极与N型和P型有源层的有效接触，从而提高PAOFET器件的I-V特性的对称性。
本发明的优点和有益效果：
该阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管能够获得良好的双极型电流传输特性，呈现很好的电流对称性；图1器件采用3nm厚的Pentacene和30nm厚的C60使得电子迁移率达到3.50cm2/Vs，阈值电压为1.17V，空穴迁移率为0.25cm2/Vs，阈值电压为-1.81V，器件性能显著提高；图2器件采用3nm厚的Pentacene和30nm厚的C60使得电子迁移率达到2.76cm2/Vs，阈值电压为1.86V，空穴迁移率为0.19cm2/Vs，阈值电压为-2.60V，器件性能也显著提高；该阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管可为制备低成本、高性能的双极型有机场效应管提供一种简单有效、易于实施的方法，便于推广应用。
【附图说明】
图1是ITO玻璃衬底的阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管结构示意图。其中①ITO玻璃；②Au栅电极；③PVA栅介质；④P型有源层并五苯层；⑤N型有源层C60层；⑥Au源电极；⑦Au漏电极。
图2是重掺杂硅片衬底的阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管结构示意图。其中⑧重掺杂硅片；⑨SiO2；⑩P型有源层并五苯层；N型有源层C60层；Au源电极；Au漏电极。
【具体实施方式】
实施例一
阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管的制备方法，结合图1说明本实施方式，步骤如下：
1)将ITO玻璃分别用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗30分钟后放入手套箱中干燥1小时，以清洗干净ITO玻璃表面；
2)在ITO玻璃上，使用长2mm宽为4mm的掩膜板，以的速率蒸发30nm厚的Au作为栅
电极，真空度为1×10-4Pa；
3)在上述栅电极衬底上利用旋涂甩膜方法旋涂一层PVA，转速为：低速410转/分、高速3000转/分，旋涂之后在120℃的手套箱中放置30分钟；
4)在栅介质层上，用长2mm宽为4mm的掩膜板，以的速率蒸发厚度3nm的P型有源层Pentacene，然后以的速率蒸发厚度为30nm的N型有源层C60，真空度为1×10-4Pa；
5)在C60有源层上，用长80μm宽为2000μm的掩膜板，以的速率蒸镀60nm厚的Au作为源、漏电极，真空度为1×10-4Pa。
实施例二
阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管的制备方法，结合图2说明本实施方式，步骤如下：
1)将重掺杂硅片分别用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗30分钟后放入手套箱中干燥1小时，以清洗干净硅片表面；
2)将上述硅片置于紫外/臭氧环境中120分钟，获得SiO2层；
3)在上述硅片上，用长2mm宽为4mm的掩膜板，以的速率蒸发厚度3nm的P型有源层Pentacene，然后以的速率蒸发厚度为30nm的N型有源层C60，真空度为1×10-4Pa；
4)在C60有源层上，用长80μm宽为2000μm的掩膜板，以的速率蒸镀60nm厚的Au作为源、漏电极，真空度为1×10-4Pa。
该阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管所用真空镀膜设备为JZZF&DZS-500，器件的电学特性由Agilent B1500A半导体器件分析仪测量，所有测量过程均在真空腔室中进行。实验结果表明：图1和图2器件均表现出了良好的对称双极型传输特性和转移特性，图1器件电子迁移率和空穴迁移率分别达到3.50cm2/Vs和0.25cm2/Vs，阈值电压分别为1.17V和-1.81V，图2器件电子迁移率和空穴迁移率分别达到2.76cm2/Vs和0.19cm2/Vs，阈值电压分别为1.86V和-2.60V。与非阶梯型平面异质结结构的对称双极型有机场效应管相比，图1器件和图2器件的两种载流子迁移率都有了显著提高。

Claims (8)

1.阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管，由衬底、栅电极、栅介质层、P型有源层、N型有源层、源漏电极组成并依次叠加，其特征在于：P型有源层和N型有源层沟道长度不同，接近源漏电极的上层有源层沟道长度比接近栅电极的下层有源层小，有源层之间形成阶梯型结构。
2.根据权利要求1所述的阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管，其特征在于：P型有源层在上、N型有源层在下。
3.根据权利要求1所述的阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管，其特征在于：所述的衬底为重掺杂硅片、ITO玻璃或者聚酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管，其特征在于：所述的栅电极为Au、Ag、Al、Cu或者重掺杂硅。
5.根据权利要求1所述的阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管，其特征在于：所述的栅介质为聚乙烯醇(PVA)、SiO2、铝的氧化物(AlOx)或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
6.根据权利要求1所述的阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管，其特征在于：所述的P型有源层为并五苯或者酞菁类有机物。
7.根据权利要求1所述的阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管，其特征在于：所述的N型有源层为富勒烯(C60)或者全氟酞菁铜。
8.根据权利要求1所述的阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管，其特征在于：所述的源漏电极为Au、Ag或者Cu。
CN201410734627.XA 2014-12-04 2014-12-04 阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管及其制备方法 Expired - Fee Related CN105226189B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410734627.XA CN105226189B (zh) 2014-12-04 2014-12-04 阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410734627.XA CN105226189B (zh) 2014-12-04 2014-12-04 阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105226189A CN105226189A (zh) 2016-01-06
CN105226189B true CN105226189B (zh) 2017-12-19

Family

ID=54995019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410734627.XA Expired - Fee Related CN105226189B (zh) 2014-12-04 2014-12-04 阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105226189B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107528000A (zh) * 2017-08-24 2017-12-29 北京工业大学 一种利用rubrene/C 60双层异质结制备双极型有机场效应管的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62163960A (ja) * 1986-01-14 1987-07-20 Olympus Optical Co Ltd 電界効果型半導体センサ及びその製造方法
US5970318A (en) * 1997-05-15 1999-10-19 Electronics And Telecommunications Research Institute Fabrication method of an organic electroluminescent devices
JP2004349388A (ja) * 2003-05-21 2004-12-09 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
CN204424320U (zh) * 2014-12-04 2015-06-24 中国计量学院 阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62163960A (ja) * 1986-01-14 1987-07-20 Olympus Optical Co Ltd 電界効果型半導体センサ及びその製造方法
US5970318A (en) * 1997-05-15 1999-10-19 Electronics And Telecommunications Research Institute Fabrication method of an organic electroluminescent devices
JP2004349388A (ja) * 2003-05-21 2004-12-09 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
CN204424320U (zh) * 2014-12-04 2015-06-24 中国计量学院 阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管

Also Published As

Publication number Publication date
CN105226189A (zh) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Carbon nanotube electronics–moving forward
JP6178495B2 (ja) 有機電界効果トランジスタを製造する方法および有機電界効果トランジスタ
CN101101967A (zh) 低成本高性能有机场效应晶体管及制备方法
Wang et al. New Opportunities for High‐Performance Source‐Gated Transistors Using Unconventional Materials
CN103594626A (zh) 有机薄膜晶体管及其制备方法
Huang et al. 2-V operated flexible vertical organic transistor with good air stability and bias stress reliability
CN107425032A (zh) 用于制备显示装置的方法以及显示装置
CN105226189B (zh) 阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管及其制备方法
CN102856494A (zh) 一种有机双极型场效应晶体管及其制备方法
Bai et al. Organic thin-film field-effect transistors with MoO3/Al electrode and OTS/SiO2 bilayer gate insulator
CN111490161A (zh) 一种有机薄场效应晶体管及其制备方法
CN207009479U (zh) 有机薄膜晶体管
CN204424320U (zh) 阶梯平面异质结结构的对称双极型有机场效应管
CN105470389A (zh) 一种三维结构的柔性有机场效应晶体管
CN105895802B (zh) 一种纵向叠层结构的双极型有机场效应管
CN205985074U (zh) 一种垂直沟道的柔性有机发光场效应晶体管
CN205752256U (zh) 一种三维结构的柔性有机场效应晶体管
CN105322092B (zh) 一种复合沟道的有机场效应管
Su et al. Enhancing the performance of organic thin-film transistors using an organic-doped inorganic buffer layer
CN105742498A (zh) 具有复合有源层的双极型薄膜晶体管器件及其制备方法
CN103187529A (zh) 采用并五苯作为栅绝缘层钝化的c60有机场效应晶体管
CN205752255U (zh) 一种双栅结构的光敏有机场效应晶体管
CN205752257U (zh) 一种有机场效应管结构
CN204596846U (zh) 一种金纳米颗粒表面修饰的有机双极型场效应管
CN204668360U (zh) 一种纵向叠层结构的双极型有机场效应管

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171219

Termination date: 20191204

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee