CN105514286B - 一种基于氟化锂缓冲层的光敏有机场效应管薄膜封装技术 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种基于氟化锂缓冲层的有机场效应管薄膜封装技术。其特征在于，氟化锂可以用真空热蒸发方法制备，不仅不会对下面的有机功能层产生损伤，而且与有机器件制备工艺兼容。本发明提供的制备上述基于氟化锂缓冲层的光敏有机场效应管薄膜封装技术，包括以下步骤：①在待封装有机光敏场效应管上用真空热蒸发方法制备氟化锂缓冲层；②在氟化锂缓冲层上面用溅射或旋涂方法制备封装薄膜。

Description

一种基于氟化锂缓冲层的光敏有机场效应管薄膜封装技术
【技术领域】
本发明属于薄膜光电子器件领域，特别涉及一种基于氟化锂缓冲层的光敏有机场效应管薄膜封装技术。
【背景技术】
与光敏三极管相比，光敏有机场效应管(photosenitive organic field-effecttransistor，PhOFET)具有光响应度高，可以大面积低成本制造以及制造过程环境友好等优点。通常，光敏有机场效应管由衬底、栅极、栅介质、有机光敏层、源极和漏极组成。根据这几部分的相对位置不同，光敏有机场效应管可以采用顶栅顶接触、顶栅底接触、底栅顶接触、底栅底接触四种结构。有机光敏层多采用纯净有机光敏材料，施体-受体平面异质结和体异质结。
大部分有机半导体材料属于单载流子传输型，即它对一种载流子的迁移率远远大于对另一种载流子的迁移率。通常电子迁移率远远大于空穴迁移率的材料称为电子传输型材料；而空穴迁移率远远大于电子迁移率的材料称为空穴传输型材料。在有机半导体中，电子在最低未占据轨道(lowest unoccupied molecular orbital)-(LUMO)上传输，而空穴在最高已占据轨道(highest occupied molecular orbital)-(HOMO)上传输。一些LUMO能级较高的空穴传输型有机光敏材料分子，如酞菁铜，与一些LUMO能级较低的电子传输型有机材料分子，如C60接触时，在光照下会产生分子间的电子转移，即光生的p-型分子激子会把一个电子转移给与之相邻的n-分子。释放电子的分子称为施体，而接收电子的分子称为受体。常规结构的photOFET的有机光敏层通常采用纯净的p-型或n-型光敏材料、施体-受体平面异质结，或施体-受体体异质结(施体分子与受体分子的混合物)。正式由于这种分子间的电荷转移，使得施体-受体平面和体异质结具有很高的激子离解效率。
光敏有机场效应管在光照下进行的两个重要的物理过程是光生载流子产生和光生载流子传输。前者要求有机光敏层具有很高的吸收系数，而后者则是要求有机光敏层具有高的载流子迁移率。因此常规结构的PhOFET要求其有机光敏层兼具高的有机材料光吸收系数和高的载流子迁移率。由于大部分有机光敏材料的迁移率较低，而迁移率高的有机材料光吸收系数大多不高。因此，常规结构的光敏有机场效应管的性能受到很大限制。
有机电子器件伴随着有机半导体材料的不断研究和器件制备工艺的不断提高，已经取得了令人瞩目的研究成果。同时由于有机电子器件特殊的性能(如柔性、低成本、制备工艺简单等)，在很多领域已经拥有了广泛的应用前景；但是有机电子器件的寿命以及稳定性依然是一个十分棘手的问题，有机电子器件寿命的主要影响因素是空气中的水、氧。它们会从器件的表面向内渗透，从而破坏器件的功能层，最终导致器件失效。因此，对光敏有机场效应管进行封装是必须的，尤其对于底栅顶接触结构的光敏有机场效应管更是如此。虽然传统的玻璃封装效果上达到了能有效阻隔空气中的水和氧，但是因其刚性，不透明，成本高，工艺复杂等缺点限制了其应用。随着半导体制造技术的不断发展以及对芯片封装的技术要求的不断提高，有机电子器件以及产品的封装方式也必然会不断向着轻盈、单薄、小巧的方向发展，有机电子产品的小型化趋势终将会成为人们更高的追求。为应对这一发展趋势，薄膜封装应用而生。在薄膜封装中，无机绝缘薄膜和有机聚合物绝缘薄膜最为常用。前者由于熔点高通常采用溅射方法制备，而后者则通常采用旋涂方法制备。目前，存在的一个困难是，这两类封装薄膜的制备都会对被封装器件产生不良影响，使器件性能衰退。具体来说，在进行无机封装薄膜溅射时，由于分子运动速度高，会对被封装器件的有机功能薄膜产生损伤；而在进行聚合物绝缘薄膜旋涂时，其有机溶剂会溶掉或破坏下面的有机功能层。因而，通常需要制备一层缓冲层来保护被封装器件的有机功能层。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种基于氟化锂缓冲层的有机场效应管薄膜封装技术。其特征在于，氟化锂可以用真空热蒸发方法制备，不仅不会对下面的有机功能层产生损伤，而且与有机器件制备工艺兼容。
本发明提供的制备上述的一种基于氟化锂缓冲层的光敏有机场效应管薄膜封装，包括以下步骤：
①在待封装有机光敏场效应管上用真空热蒸发方法制备氟化锂缓冲层；
②在氟化锂缓冲层上面用溅射或旋涂方法制备封装薄膜；
本发明的技术分析：
本发明的薄膜封装技术中，采用的材料是氟化锂，它是最难溶解和稳定性最好的碱金属氟化物之一，不溶于常用有机溶剂(酒精、丙酮等)。当氟化锂薄膜应用于有机电子器件封装的缓冲层时，不仅对器件的功能层起到有效保护，而且显示出了无机材料对于氧气良好的阻隔性；氟化锂不会形成水合物的稳定特性又体现出了对于水汽优良的阻隔性能。
【附图说明】
下面结合附图通过具体实施方式、实施例加以说明，本发明可以变得更加清楚。
图1为本发明提供的一种基于氟化锂缓冲层的光敏有机场效应管薄膜封装技术示意图。图中，10为底栅顶接触光敏有机场效应晶体管，由下电极(101)、栅绝缘层(102)、光敏层(103)、源极(104)、漏极(105)共同构成；20是封装层，是由氟化锂缓冲层(201)和封装薄膜(202)组成。
【具体实施方式】
下面以基于并五苯的底栅顶接触光敏有机场效应管(并五苯PhOFET)薄膜封装为例对本发明作进一步说明。
实施例
本实施例按照下述步骤制备一种基于氟化锂缓冲层和氧化铒封装薄膜的光敏有机场效应管薄膜封装：
1)以镀有二氧化硅的重掺杂硅为衬底，在其上面依次用真空热蒸发方法制备并五苯薄膜和金薄膜源极和漏极；
2)采用真空热蒸镀的方法制备氟化锂缓冲层，以钼舟作为氟化锂加热源，真空度高于1×10-3帕斯卡，蒸发速率为6埃/秒左右，时间约1小时，制备的氟化锂薄膜约为2μm；
3)采用磁控溅射的方法制备氧化铒封装薄膜，磁控溅射的工作气压为0.75帕斯卡，真空度高于5.0×10-4帕斯卡，溅射功率为140瓦，淀积速率为3.3埃/秒，沉积时间为40分钟，制备的氧化铒薄膜的厚度约为800nm。

Claims (1)

1.一种基于氟化锂缓冲层的光敏有机场效应管薄膜封装方法，其特征在于包括如下步骤：
1)以镀有二氧化硅的重掺杂硅为衬底，在其上面依次用真空热蒸发方法制备并五苯薄膜和金薄膜源极和漏极；
2)采用真空热蒸镀的方法制备氟化锂缓冲层，以钼舟作为氟化锂加热源，真空度高于1×10-3帕斯卡，蒸发速率为6埃/秒，时间1小时，制备的氟化锂薄膜为2μm；
3)采用磁控溅射的方法制备氧化铒封装薄膜，磁控溅射的工作气压为0.75帕斯卡，真空度高于5.0×10-4帕斯卡，溅射功率为140瓦，淀积速率为3.3埃/秒，沉积时间为40分钟，制备的氧化铒薄膜的厚度为800nm。
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