CN110649158B - 以羰基硫作为界面改性剂的有机场效应晶体管制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以羰基硫作为界面改性剂的有机场效应晶体管制备工艺,包括如下步骤:(1)提供一衬底,所述衬底具有绝缘层;(2)在步骤(1)提供的衬底的绝缘层上制备修饰层;(3)以羰基硫作为界面改性剂对步骤(2)得到的衬底的修饰层进行改性;(4)在步骤(3)得到的衬底的修饰层上制备有机半导体材料层;(5)在步骤(4)得到的衬底的机半导体材料层上制备源电极和漏电极。本发明公开的以羰基硫作为界面改性剂的有机场效应晶体管制备工艺,利用COS气体的有机材料亲和性,改变ODTS表面界面的表面能,提高器件的成品率。

Description

以羰基硫作为界面改性剂的有机场效应晶体管制备工艺
技术领域
本发明涉及材料领域,具体涉及一种以羰基硫作为界面改性剂的有机场效应晶体管制备工艺。
背景技术
有机场效应晶体管作为柔性电子的最基本构成单元,近年来得到飞速的发展,同时也受到了工业界的广泛关注与投资。新型材料不断涌现,材料的本征迁移率不断得到提升。同时,依托于界面改性技术及成膜方式的优化,材料的迁移率也不断得到提升,2014年斯坦福大学的鲍教授,创新的利用中心的旋涂法,实现了BTBT类材料最高43cm2V-1s-1的迁移率。然而,在实际的底栅顶接触的器件结构中,需要利用十八烷基氯硅烷对器件表面进行分子自组装,形成单分子的自组装层,改善半导体层与绝缘层的接触。但是在实际的器件制备过程中,如果在SIO2的表面形成一个完美的单分子自组装层,界面会形成一个表面能极小的疏水性薄膜,导致半导体层的材料无法在其表面附着,无法形成半导体层。这就意味着,在真正工业化生产的时候,产品的成膜率会很低。如何有效的解决这一问题,就成了此种制备工艺成败的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种以羰基硫作为界面改性剂的有机场效应晶体管制备工艺,改变修饰层的表面能,从而使有机半导体层更容易旋涂在修饰层表面,提高器件成品率。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种以羰基硫作为界面改性剂的有机场效应晶体管制备工艺,包括如下步骤:
(1)提供一衬底,所述衬底具有绝缘层;
(2)在步骤(1)提供的衬底的绝缘层上制备修饰层;
(3)以羰基硫作为界面改性剂对步骤(2)得到的衬底的修饰层进行改性;
(4)在步骤(3)得到的衬底的修饰层上制备有机半导体材料层;
(5)在步骤(4)得到的衬底的机半导体材料层上制备源电极和漏电极。
进一步的,步骤(3)中,将衬底置于羰基硫气氛中退火20min,对衬底的修饰层进行改性。
进一步的,步骤(1)中,所述衬底采用硅片、玻璃片、PI片或PMMA片,所述绝缘层为二氧化硅材料层、三氧化二铝材料层或五氧化二钽材料层。
进一步的,所述衬底为具有二氧化硅薄膜的硅片,所述硅片为100晶面P型重掺杂,其厚度为300mm。
进一步的,步骤(2)中,所述修饰层为十八烷基三氯硅烷材料层或辛基三氯硅烷材料层。
进一步的,步骤(2)中,将衬底浸泡在1mol/L的十八烷基氯硅烷的甲苯溶液中24小时,制得所述十八烷基三氯硅烷材料层。
进一步的,步骤(4)中,所述有机半导体材料层为C8-BTBT-C8材料层,C8-BTBT-C8的分子结构如下:
Figure BDA0002222435570000021
进一步的,步骤(4)中,首先制备C8-BTBT-C8的氯苯溶液,其浓度为10mol/L,然后将C8-BTBT-C8的氯苯溶液旋涂在衬底的绝缘表面上,旋涂转速为5000r/min,旋涂厚度为50nm,制得所述C8-BTBT-C8材料层。
进一步的,所述源电极和所述漏电极为金电极、银电极、铜电极或铝电极。
进一步的,真空蒸镀50nm厚的金电极,作为源电极和漏。
上文中,在保证完美单分子自组装的同时,使有机半导体层更容易旋涂在单分子自组装层(修饰层)上。COS作为一种最简单的有机气体分子,与有机材料有着天生的亲和性,通过COS与单分子自组装层之间形成范德华力,改变ODTS单分子层的表面能。从而使半导体层更容易旋涂在ODTS表面,提高器件成品率。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明公开的以羰基硫作为界面改性剂的有机场效应晶体管制备工艺,利用COS气体的有机材料亲和性,改变ODTS表面界面的表面能,提高器件的成品率。
附图说明
图1为本发明公开的有机场效应晶体管的示意图;
图2为本发明公开的制备工艺的流程图。
其中,1、衬底;2、绝缘层;3、修饰层;4、有机半导体材料层;5、源电极;6、漏电极;
SIO2、二氧化硅;ODTS、十八烷基氯硅烷;Tol、甲苯;C8-BTBT-C8、对2,7-二辛基[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩;COS、羰基硫。
具体实施方式
结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例一
参见图1,有机场效应晶体管包括衬底1、绝缘层2、修饰层3、有机半导体材料层;4、源电极5以及漏电极6。
参见图2,有机场效应晶体管的制备工艺步骤如下:
①以300nm厚的二氧化硅硅片为起始点,晶相:100晶面,P型重掺杂;
②把硅片浸泡在1mol/L的十八烷基氯硅烷的甲苯溶液中,浸泡24小时;
③将硅片置于COS中退火20min;
COS退火的目的在于使,COS分子扩散到ODTS表面。利用COS的亲有机材料特性,改变材料的表面能,提高有机半导体材料在ODTS表面的附着性,最终提高器件制备的成品率;
④然后将C8-BTBT-C8旋涂在硅片表层,
C8-BTBT-C8溶解在氯苯中;浓度:10mol/L;
旋涂转速:5000r/min
最终膜厚:50nm;
⑤最后真空蒸镀50nm厚的金电极作为源漏电极。
产品最终性能表:
不同COS退火时间下器件制备成功率表。
COS退火时间(min) 器件制备成功率
5 5%
10 20%
15 30
20 100%
30 80%
60 0%
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种以羰基硫作为界面改性剂的有机场效应晶体管制备工艺,其特征在于,包括如下步骤:
(1)提供一衬底,所述衬底具有绝缘层;
(2)在步骤(1)提供的衬底的绝缘层上制备修饰层;
(3)以羰基硫作为界面改性剂对步骤(2)得到的衬底的修饰层进行改性;
(4)在步骤(3)得到的衬底的修饰层上制备有机半导体材料层;
(5)在步骤(4)得到的衬底的机半导体材料层上制备源电极和漏电极。
2.如权利要求1所述的制备工艺,其特征在于,步骤(3)中,将衬底置于羰基硫气氛中退火20min,对衬底的修饰层进行改性。
3.如权利要求1所述的制备工艺,其特征在于,步骤(1)中,所述衬底采用硅片、玻璃片、PI片或PMMA片,所述绝缘层为二氧化硅材料层、三氧化二铝材料层或五氧化二钽材料层。
4.如权利要求3所述的制备工艺,其特征在于,所述衬底为具有二氧化硅薄膜的硅片,所述硅片为100晶面P型重掺杂,其厚度为300mm。
5.如权利要求1所述的制备工艺,其特征在于,步骤(2)中,所述修饰层为十八烷基三氯硅烷材料层或辛基三氯硅烷材料层。
6.如权利要求5所述的制备工艺,其特征在于,步骤(2)中,将衬底浸泡在1mol/L的十八烷基氯硅烷的甲苯溶液中24小时,制得所述十八烷基三氯硅烷材料层。
7.如权利要求1所述的制备工艺,其特征在于,步骤(4)中,所述有机半导体材料层为C8-BTBT-C8材料层。
8.如权利要求7所述的制备工艺,其特征在于,步骤(4)中,首先制备C8-BTBT-C8的氯苯溶液,其浓度为10mol/L,然后将C8-BTBT-C8的氯苯溶液旋涂在衬底的绝缘表面上,旋涂转速为5000r/min,旋涂厚度为50nm,制得所述C8-BTBT-C8材料层。
9.如权利要求1所述的制备工艺,其特征在于,所述源电极和所述漏电极为金电极、银电极、铜电极或铝电极。
10.如权利要求9所述的制备工艺,其特征在于,真空蒸镀50nm厚的金电极,作为源电极和漏电极。
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