CN106601920A - 一种垂直结构量子点发光场效应晶体管及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种垂直结构量子点发光场效应晶体管及制备方法,其方法包括步骤:量子点发光单元的制备:在漏极上依次制备空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和源极;电容单元的制备:在上述制备的源极上依次制备绝缘层和栅极。本发明采用垂直结构的QLED场效应晶体管,可实现低工作电压下的高输出电流。另外,相比于传统横向FET结构,本发明垂直结构的QLED场效应晶体管,场效应晶体管更易于与QLED集成,并实现器件的多功能结合;且本发明的QLED场效应晶体管可采用全无机的材料制备,具有相比于有机半导体材料更高的迁移率,利于提高器件性能。此外,本发明QLED场效应晶体管可采用全溶液法制备,成本低廉,工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及场效应晶体管技术领域,尤其涉及一种垂直结构量子点发光场效应晶体管及制备方法。
背景技术
在微电子技术的发展背景下,场效应晶体管(FET)是目前现代微电子学中应用最广泛的器件之一,属于电压控制型的半导体器件,其特征包括输入阻抗高、噪声小、功耗低、无二次击穿现象以及安全工作区域宽等优点等,并在数据存储电路、放大电路、逻辑电路、光电集成电路、平面显示电子器件中具有重要的作用。目前已有文献报道将FET与有机发光器件集成,使FET用于平板显示的驱动单元,通过晶体管栅压控制源漏电流,进而控制器件发光。
高性能发光场效应晶体管(LET)要求栅绝缘层具有良好的绝缘性能和电容性能,及较优的器件结构和性能,代表器件为有机发光场效应晶体管(OFET)。OFET主流的制备技术包括以热蒸镀和溅射的代表的真空镀膜技术,其特点在于成膜均匀性高,厚度可控及相对具备较高场效应迁移率等,缺点在于仪器设备复杂,成本较高,不利于大规模的工业化应用。
近年来,量子点发光二极管(QLED)因具备高亮度、低功耗、广色域、易加工等诸多优点在照明和显示领域获得了广泛的关注与研究。相对比有机发光二极管(QLED),在同等画质下,QLED的节能性有望达到OLED的两倍,发光率将提升30%至40%,同时,QLED还具有启亮电压低、光致发光光谱半高宽窄、发光波长与颜色可通过量子点颗粒尺寸进行调节和低成本溶液法制备等优点,在固态照明和显示领域有巨大的应用潜力。因此,制备新型结构量子点发光场效应晶体管,并利用其控制量子点发光二极管成为一个重要的研究方向。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种垂直结构量子点发光场效应晶体管及制备方法,旨在提供一种垂直结构的量子点发光场效应晶体管。
本发明的技术方案如下:
一种垂直结构量子点发光场效应晶体管,其中,包括电容单元和量子点发光单元,所述电容单元垂直堆叠在量子点发光单元上,所述量子点发光单元自下而上依次包括漏极、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和源极,所述电容单元自下而上依次包括源极、绝缘层和栅极,所述电容单元和量子点发光单元通过中间共有的源极连在一起。
所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其中,所述漏极的材料为含有衬底的ITO基板。
所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其中,所述空穴传输层的厚度为10-100nm,所述量子点发光层的厚度为10-100nm,所述电子传输层的厚度为30-60nm。
所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其中,所述电子传输层的材料为n型氧化锌。
所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其中,所述源极的材料为Al、Ca、Ni中的一种。
所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其中,所述绝缘层的材料为BaTiO3/PVDF复合浆料。
所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其中,所述栅极的材料为ITO、Au、Pt、Cr中的一种。
一种如上所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管的制备方法,其中,包括:
步骤A、量子点发光单元的制备:在漏极上依次制备空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和源极;
步骤B、电容单元的制备:在步骤A制备的源极上依次制备绝缘层和栅极。
一种垂直结构量子点发光场效应晶体管,其中,包括电容单元和量子点发光单元,所述电容单元垂直堆叠在量子点发光单元上,所述量子点发光单元自下而上依次包括漏极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层和源极,所述电容单元自下而上依次包括源极、绝缘层和栅极,所述电容单元和量子点发光单元通过中间共有的源极连在一起。
一种如上所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管的制备方法,其中,包括:
步骤A,、量子点发光单元的制备:在漏极上依次制备电子传输层、量子点发光层、空穴传输层和源极;
步骤B,、电容单元的制备:在步骤A,制备的源极上依次制备绝缘层和栅极。
有益效果:本发明采用垂直结构的QLED场效应晶体管,可实现低工作电压下的高输出电流。另外,相比于传统横向FET结构,本发明垂直结构的QLED场效应晶体管,场效应晶体管更易于与QLED集成,并实现器件的多功能结合。
附图说明
图1为本发明一种垂直结构量子点发光场效应晶体管较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明一种垂直结构量子点发光场效应晶体管另一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种垂直结构量子点发光场效应晶体管及制备方法,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种垂直结构量子点发光场效应晶体管较佳实施例,其中,包括电容单元和量子点发光单元,所述电容单元垂直堆叠在量子点发光单元上,所述量子点发光单元自下而上依次包括漏极、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和源极,所述自下而上电容单元依次包括源极、绝缘层和栅极,所述电容单元和量子点发光单元通过中间共有的源极连在一起。
本发明器件包括两个部分,分别为电容单元和量子点发光单元,目的是使垂直结构的量子点发光场效应晶体管,通过电容单元实现对量子点发光单元(QLED)的电流控制。
本发明采用垂直结构的量子点发光场效应晶体管,可实现低工作电压下的高输出电流。另外,相比于传统横向FET结构,本发明垂直结构的量子点发光场效应晶体管,场效应晶体管更易于与QLED集成,并实现器件的多功能结合;且本发明量子点发光场效应晶体管可采用全无机的材料制备,具有相比于有机半导体材料更高的迁移率,有利于提高器件性能。
结合图1所示,图1为本发明一种垂直结构量子点发光场效应晶体管较佳实施例的结构示意图,如图所示,1为玻璃衬底,2为ITO基板,所述ITO基板为漏极,所述漏极作为阳极;3为空穴传输层;4为量子点发光层;5为电子传输层;6为源极,所述源极作为阴极;7为绝缘层;8为栅极。本发明该垂直结构的量子点发光场效应晶体管,可实现低工作电压下的高输出电流。另外,本发明垂直结构的量子点发光场效应晶体管,场效应晶体管更易于与QLED集成,并实现器件的多功能结合。
除上述结构外,本发明还可将电极阴阳极及相对应的空穴传输层和电子传输层的位置变化,得到另一垂直结构量子点发光场效应晶体管。
具体地,本发明的一种垂直结构量子点发光场效应晶体管另一较佳实施例,其中,包括电容单元和量子点发光单元,所述电容单元垂直堆叠在量子点发光单元上,所述量子点发光单元自下而上依次包括漏极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层和源极,所述电容单元自下而上依次包括源极、绝缘层和栅极,所述电容单元和量子点发光单元通过中间共有的源极连在一起。
具体地,结合图2所示,图2为本发明一种垂直结构量子点发光场效应晶体管另一较佳实施例的结构示意图,如图所示,9为玻璃衬底,10为ITO基板,所述ITO基板为漏极,所述漏极作为阴极;11为电子传输层;12为量子点发光层;13为空穴传输层;14为源极,所述源极作为阳极;15为绝缘层;16为栅极。本发明该垂直结构的量子点发光场效应晶体管,同样可实现低工作电压下的高输出电流。另外,本发明垂直结构的量子点发光场效应晶体管,场效应晶体管更易于与QLED集成,并实现器件的多功能结合。
本发明还提供一种垂直结构量子点发光场效应晶体管的制备方法较佳实施例,其包括:
步骤A、量子点发光单元的制备:在漏极上依次制备空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和源极;
步骤B、电容单元的制备:在步骤A制备的源极上依次制备绝缘层和栅极。
本发明量子点发光场效应晶体管可采用全溶液法制备,相比于有机器件制备所需的蒸镀方法,成本低廉,工艺简单。本发明基于溶液法的器件制备方法,可进一步与新一代制造技术,印刷显示技术相结合。
上述步骤A中,所述漏极的材料可以为含有衬底(如玻璃衬底)的ITO基板。具体地,在制备量子点发光单元之前,本发明对ITO基板进行清洗。具体清洗过程包括:将图案化的含有玻璃衬底的ITO基板依次置于丙酮、洗液、去离子水以及异丙醇中进行超声清洗,以上每一步超声均持续15分钟左右。待超声完成后,将ITO基板放置于洁净烘箱内烘干备用。通过上述超声清洗过程,可有效去除ITO基板表面的尘埃和化学污物。
上述步骤A具体为,在ITO基板上通过旋涂方法制备一空穴传输层,所述空穴传输层的厚度可以为10-100nm,厚度优选为40-50nm,所述空穴传输层的材料可以为TFB、PVK、Poly-TPD、TCTA、CBP中的一种或多种,亦可以为其它高性能的空穴传输层材料。紧接着将制备有空穴传输层的基板放置在80~100℃(如90℃)的加热台上加热10min,以除去溶剂,并使该空穴传输层发生交联,以利于下一层量子点发光层的沉积。待上述所制得的基板冷却后,接着在空穴传输层上制备一量子点发光层,所述量子点发光层的厚度可以为10-100nm。所述量子点可以为常见的红、绿、蓝三种中的任意一种量子点或者其它黄光,所述量子点可以含镉或不含镉。根据需要有些量子点不能加热,以防止其淬灭。
上述步骤A中,紧接着在量子点发光层上制备一电子传输层,所述电子传输层的厚度可以为30-60nm,所述电子传输层的材料可以为n型氧化锌、Ca、Ba、CsF、LiF、CsCO3、Alq3中的一种。即所述电子传输层的材料可以为n型氧化锌(ZnO),这是由于所述n型氧化锌具有高的电子传输性能,亦可以是低功函数的Ca、Ba等金属,还可以是CsF、LiF、CsCO3或Alq3等化合物材料。
上述步骤A中,在电子传输层上通过蒸镀方式制备一源极,所述源极作为QLED的阴极,所述源极选取低功函的材料,例如,可以为Al、Ca、Ni中的一种。优选地,所述源极的厚度可以为80~100nm(如90nm)。
上述步骤B具体为,在上述步骤A制备的源极上通过旋涂方法制备绝缘层,所述绝缘层的材料可以选用非透光性材料,例如,可以为BaTiO3/PVDF复合浆料(质量浓度百分比为0~60%)。具体是利用匀胶机将复合浆料旋涂在源极上,然后放置于干燥箱中干燥,干燥温度控制为60~100℃,待溶剂蒸发后可重复上述旋涂-干燥工艺。最后在绝缘层上制备栅极,得到垂直结构量子点发光场效应晶体管。所述漏极的材料可以选用高功函的材料,例如,可以为ITO、Au、Pt、Cr及部分合金中的一种。
本发明还提供一种如上所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管的制备方法另一较佳实施例,其中,包括:
步骤A,、量子点发光单元的制备:在漏极上依次制备电子传输层、量子点发光层、空穴传输层和源极;
步骤B,、电容单元的制备:在步骤A,制备的源极上依次制备绝缘层和栅极。
与上述制备方法较佳实施例相比,本发明该制备方法实施例只是电极正负及相对应的空穴传输层和电子传输层的位置变化,具体处理方式同上述较佳实施例,在此不再赘述。
综上所述,本发明提供的一种垂直结构量子点发光场效应晶体管及制备方法,本发明采用垂直结构的QLED场效应晶体管,可实现低工作电压下的高输出电流。另外,相比于传统横向FET结构,本发明垂直结构的QLED场效应晶体管,场效应晶体管更易于与QLED集成,并实现器件的多功能结合;且本发明的QLED场效应晶体管可采用全无机的材料制备,具有相比于有机半导体材料更高的迁移率,利于提高器件性能。此外,本发明QLED场效应晶体管可采用全溶液法制备,成本低廉,工艺简单。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种垂直结构量子点发光场效应晶体管,其特征在于,包括电容单元和量子点发光单元,所述电容单元垂直堆叠在量子点发光单元上,所述量子点发光单元自下而上依次包括漏极、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和源极,所述电容单元自下而上依次包括源极、绝缘层和栅极,所述电容单元和量子点发光单元通过中间共有的源极连在一起。
2.根据权利要求1所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其特征在于,所述漏极的材料为含有衬底的ITO基板。
3.根据权利要求1所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其特征在于,所述空穴传输层的厚度为10-100nm,所述量子点发光层的厚度为10-100nm,所述电子传输层的厚度为30-60nm。
4.根据权利要求1所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其特征在于,所述电子传输层的材料为n型氧化锌。
5.根据权利要求1所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其特征在于,所述源极的材料为Al、Ca、Ni中的一种。
6.根据权利要求1所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其特征在于,所述绝缘层的材料为BaTiO3/PVDF复合浆料。
7.根据权利要求1所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管,其特征在于,所述栅极的材料为ITO、Au、Pt、Cr中的一种。
8.一种如权利要求1~7任一所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管的制备方法,其特征在于,包括:
步骤A、量子点发光单元的制备:在漏极上依次制备空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和源极;
步骤B、电容单元的制备:在步骤A制备的源极上依次制备绝缘层和栅极。
9.一种垂直结构量子点发光场效应晶体管,其特征在于,包括电容单元和量子点发光单元,所述电容单元垂直堆叠在量子点发光单元上,所述量子点发光单元自下而上依次包括漏极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层和源极,所述电容单元自下而上依次包括源极、绝缘层和栅极,所述电容单元和量子点发光单元通过中间共有的源极连在一起。
10.一种如权利要求9所述的垂直结构量子点发光场效应晶体管的制备方法,其特征在于,包括:
步骤A,、量子点发光单元的制备:在漏极上依次制备电子传输层、量子点发光层、空穴传输层和源极;
步骤B,、电容单元的制备:在步骤A,制备的源极上依次制备绝缘层和栅极。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170426 |
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