CN111574539A - 有源层材料、有源层材料的制备方法和晶体管 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本申请涉及晶体管技术领域,具体涉及一种有源层材料、有源层材料的制备方法及晶体管。
背景技术
超薄有机薄膜晶体管(OTFT)由于具有可拉伸、超弹性、超轻和可回收等性能。这使超薄有机薄膜晶体管在可拉伸/可穿戴仿生柔性电子器件和柔性显示领域得到越来越多的关注。目前,仿生的导电水凝胶/弹性体等软物质体系、褶皱/螺旋等应力缓冲材料结构优化以及聚合物材料分子链结构(一级及二级结构)调控等诸多被应用于构筑柔性可拉伸电子器件。但采用该类材料制备的超薄有机薄膜晶体管的薄膜层的成膜性能差,易聚集,且膜层厚度不均。
发明内容
本申请提供一种有源层材料、有源层材料的制备方法及晶体管,以提高成膜性能。
本申请提供一种有源层材料,包括有源层材料结构式,所述有源层材料结构式为其中,所述R1化合物的结构式包括和中的一种,所述R2基团的结构式包括 中的一种,所述R3基团的结构式包括中的一种其中,“*”为与所述R1络合形成的非共价键,P1、P2、P3、P4和P5为R1中与R3形成非共价键的位置,P6、P7、P8、P9和P10为R3中与R1形成非共价键的位置,其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键;
其中,m=4-9,n=8-20;
其中,所述R4基团、所述R5基团、所述R6基团和所述R7基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。
本申请还提供一种有源层材料的制备方法,包括:
提供第一反应物和第二反应物,所述第一反应物与所述第二反应物进行反应形成中间产物,所述中间产物的结构式为所述第一反应物为包括R2基团的化合物,其中,所述R2基团的结构式包括 中的一种,所述第二反应物为包括R3基团的化合物,其中,所述R3基团的结构式包括 中的一种;
提供第三反应物,将所述中间产物与所述第三反应物发生络合反应形成有源层材料,所述有源层材料的结构式为所述第三反应物为R1,所述R1化合物的结构式包括 中的一种,其中,“*”为与所述R1的络合位置,m=4-9,n=8-20,所述Y包括中的一种,所述R4基团、所述R5基团、所述R6基团和所述R7基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。
在本申请所提供的有源层材料的制备方法中,所述第一反应物与所述第二反应物在第一溶剂中进行反应,所述第一溶剂包括四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种组合。
在本申请所提供的有源层材料的制备方法中,所述第一反应物与所述第二反应物在添加剂中进行反应,所述添加剂包括碘化亚铜、溴化亚铜和四(三苯基膦)钯中的一种或几种组合。
在本申请所提供的有源层材料的制备方法中,所述第一反应物与所述第二反应物的反应时间为5小时-24小时。
在本申请所提供的有源层材料的制备方法中,所述中间产物与所述第三反应物在所述第二溶剂中进行反应,所述第二溶剂包括四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种组合。
在本申请所提供的有源层材料的制备方法中,所述第一反应物与所述第二反应物进行反应的反应温度为20摄氏度-60摄氏度。
在本申请所提供的有源层材料的制备方法中,所述第二反应物R3可以由第四反应物R8在第三溶剂中进行反应生成,所述第四反应物R8的结构式为m=4-9,所述R4基团和所述R5基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。
在本申请所提供的有源层材料的制备方法中,所述第三溶剂包括氯化氢、亚硝酸钠、三氮化钠、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种组合。
本申请还提供一种晶体管,包括:
栅极;
栅极绝缘层,所述栅极绝缘层设置于所述栅极上;
源极,所述源极设置于所述栅极绝缘层的一侧;
漏极,所述漏极设置于所述栅极绝缘层的另一侧;以及
有源层,所述有源层设置于所述栅极绝缘层、源极及漏极上,所述有源层材料结构式为其中,所述R1化合物的结构式包括 中的一种,所述R2基团的结构式包括 中的一种,所述R3基团的结构式包括中的一种其中,“*”为与所述R1络合形成的非共价键,P1、P2、P3、P4和P5为R1中与R3形成非共价键的位置,P6、P7、P8、P9和P10为R3中与R1形成非共价键的位置,其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键;
其中,,m=4-9,n=8-20;
其中,所述R4基团、所述R5基团、所述R6基团和所述R7基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。
本申请提供一种有源层材料、有源层的制备方法及晶体管,所述有源层材料的结构式为因所述有源层材料中络合作用,使得有源层材料具有较好的成膜性能及规整的分子排列方式,将由所述有源层材料制成的有源层应用于晶体管器件中,进而制得的有源层不易聚集,且膜层厚度均一。
附图说明
为了更清楚地说明本申请中的技术方案,下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的晶体管的结构剖视图。
图2为本申请所提供的形成的有源层的扫描电镜图。
图3为本申请所提供的有源层材料结构示意图。
图4为现有技术中形成的有源层的扫描电镜图。
图5为现有技术中有源层材料结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请提供一种有源层材料。所述有源层材料用于制备有源层。所述有源层材料结构式为其中,所述R1化合物的结构式包括 中的一种,所述R2基团的结构式包括 中的一种,所述R3基团的结构式包括中的一种,其中,“*”为与所述R1络合形成的非共价键,P1、P2、P3、P4和P5为R1中与R3形成非共价键的位置,P6、P7、P8、P9和P10为R3中与R1形成非共价键的位置,其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键;
其中,m=4-9,n=8-20;
其中,所述R4基团、所述R5基团、所述R6基团和所述R7基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。
本申请还提供一种有源层材料的制备方法,包括:
A、提供第一反应物和第二反应物,所述第一反应物与所述第二反应物进行反应形成中间产物,所述中间产物的结构式为所述第一反应物为包括R2基团的化合物,其中,所述R2基团的结构式包括 中的一种,所述第二反应物为包括R3基团的化合物,其中,所述R3基团的结构式包括 中的一种,其中,m=4-9,n=8-20,所述R4基团、所述R5基团、所述R6基团和所述R7基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。
在一种实施方式中,所述第一反应物与所述第二反应物在第一溶剂中进行反应生产中间产物,所述第一溶剂包括四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种组合。
在一种实施方式中,所述第一反应物与所述第二反应物在添加剂中进行反应,所述添加剂包括碘化亚铜、溴化亚铜和四(三苯基膦)钯中的一种或几种组合。
在一种实施方式中,所述第一反应物与所述第二反应物的进行反应生成中间产物的反应时间为5小时-24小时。
在一种实施方式中,所述第一反应物与所述第二反应物进行反应生成中间产物的反应温度为20摄氏度-60摄氏度。
在一种实施方式中,所述第一反应物与所述第二反应物的摩尔比为1:1。
在一种实施例中,所述第一反应物和所述第二反应物进行反应生成所述中间产物的反应式可以为:
在一种实施例中,所述第一反应物和所述第二反应物进行反应生成所述中间产物的反应式可以为:
在一种实施例中,所述第二反应物中的可以由第四反应物R8 在第三溶剂中进行反应生成,m=4-9,所述R4基团和所述R5基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。所述第三溶剂包括氯化氢、亚硝酸钠、三氮化钠、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种组合。
具体的,向圆底烧瓶中加入10克的第四反应物加入氯化氢,加入亚硝酸钠,加入三氮化钠,加入0.5升N,N-二甲基甲酰胺溶剂,所述第二反应物与氯化氢、亚硝酸钠及三氮化钠的摩尔比为2:1.5:1.2:1.2。反应24小时后,得到第二反应物
在一种实施例中,所述第四反应物可以由第五反应物与第六反应物在第四溶剂中进行反应得到,其中,m=4-9,所述R4基团和所述R5基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。所述第四溶剂包括四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和水中的一种或几种组合。所述第六反应物与所述第五反应物进行反应生成第四反应物的中还加入碘化亚铜、溴化亚铜、四(三苯基膦)钯中和碳酸钾等。所述反应温度为50摄氏度-100摄氏度。
B、提供第三反应物,将所述中间产物与所述第三反应物发生络合反应形成有源层材料,所述有源层材料的结构式为所述第三反应物为R1,所述R1化合物的结构式包括 中的一种,其中,“*”为与所述R1的络合位置,m=4-9,n=8-20,所述Y包括 中的一种,所述R4基团、所述R5基团、所述R6基团和所述R7基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。
在一种实施方式中,所述中间产物与所述第三反应物在所述第二溶剂中进行反应,所述第二溶剂包括四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种组合。
在一种实施方式中,向圆底烧瓶中加入第三反应物再加入中间产物再加入溶剂四氢呋喃进行络合反应生成有源层材料,所述有源层材料为聚合物,所述第三反应物的结构被所述中间产物的结构围绕,所述有源层材料的结构式为所述第三反应物中的P1、P2、P3、P4、和P5及中间产物中的P6、P7、P8、P9和P10代表形成非共价键的位置。其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键。
在一种实施方式中,向圆底烧瓶中加入第三反应物再加入中间产物再加入溶剂四氢呋喃进行络合反应生成有源层材料,所述有源层材料为聚合物,所述有源层材料的结构式为所述第三反应物中的P1、P2、P3、P4、和P5及中间产物中的P6、P7、P8、P9和P10代表形成非共价键的位置。其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键。
在一种实施例中,所述第三反应物可以为所述中间产物可以为再加入溶剂四氢呋喃进行络合反应生成有源层材料,所述有源层材料为聚合物,所述有源层材料的结构式为所述第三反应物中的P1、P2、P3、P4、和P5及中间产物中的P6、P7、P8、P9和P10代表形成非共价键的位置。其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键。
在一种实施方式中,向圆底烧瓶中加入第三反应物再加入中间产物再加入溶剂四氢呋喃进行络合反应生成有源层材料,所述有源层材料为聚合物,所述有源层材料的结构式为所述第三反应物中的P1、P2、P3、P4、和P5及中间产物中的P6、P7、P8、P9和P10代表形成非共价键的位置。其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键。
在一种实施方式中,向圆底烧瓶中加入第三反应物再加入中间产物再加入溶剂四氢呋喃进行络合反应生成有源层材料,所述有源层材料为聚合物,所述有源层材料的结构式为所述第三反应物中的P1、P2、P3、P4、和P5及中间产物中的P6、P7、P8、P9和P10代表形成非共价键的位置。其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键。
在一种实施方式中,向圆底烧瓶中加入第三反应物再加入中间产物再加入溶剂四氢呋喃进行络合反应生成有源层材料,所述有源层材料为聚合物,所述有源层材料的结构式为所述第三反应物中的P1、P2、P3、P4、和P5及中间产物中的P6、P7、P8、P9和P10代表形成非共价键的位置。其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键。
请参阅图1,图1为本申请所提供的晶体管的结构剖视图。本申请还提供一种晶体管20。所述晶体管20包括栅极100、栅极绝缘层200、源极300、漏极400和有源层500。
所述栅极绝缘层200设置于所述栅极100上。所述源极300设置于所述栅极绝缘层200的一侧。所述漏极400设置于所述栅极绝缘层200的另一侧。所述有源层500设置于所述栅极绝缘层200、源极300及漏极400上。所述有源层材料结构式为其中,所述R1化合物的结构式包括 中的一种,所述R2基团的结构式包括 中的一种,所述R3基团的结构式包括中的一种,其中,“*”为与所述R1络合形成的非共价键,P1、P2、P3、P4和P5为R1中与R3形成非共价键的位置,P6、P7、P8、P9和P10为R3中与R1形成非共价键的位置,其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键。
其中,m=4-9,n=8-20。
其中,所述R4基团、所述R5基团、所述R6基团和所述R7基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。
请参阅图2和图3,图2为本申请所提供的有源层的扫描电镜图。图3为本申请所提供的有源层材料结构示意图。
在本申请中,需要说明的是,图3中的520为本申请所提供的中间产物部分,中间产物520上的521为中间产物的环状结构,510为本申请所提供的第三反应物部分,图3中仅示出由520中间产物和和第三反应物510的结构形成所述有源层材料的n=8的图,并不意味着没有其他中间产物与其他第三化合物形成有源层材料。由图3中所示的有源层材料形成的有源层具有较好成膜形成,形成的膜层不聚集,且膜层厚度均一,形成图2扫描电镜图中的有源层。
请参阅图4和图5,图4为现有技术中有源层的扫描电镜图。图5为现有技术中有源层材料结构示意图。图5中的530为现有技术中有源层所采用的材料,采用现有技术中的有源层材料530形成的有源层,成膜性能低,易发生聚集,由现有技术中的有源层材料形成的有源层请参阅图4。
在本申请中,所述有源层材料为聚合物,所述聚合物是由R1与以非共价键进行络合反应形成,所述R1的结构被所述的结构围绕,进而使得聚合物的链间具有规整的排列方式,进而成膜性能高,进而由聚合物制备的有源层不聚集,且膜层厚度均一。
本申请提供一种有源层材料、有源层的制备方法及晶体管,所述有源层材料的结构式为因所述有源层材料中络合作用形成聚合物,使得有源层材料具有较好的成膜性能及规整的分子排列方式,将由所述有源层材料制成的有源层应用于晶体管器件中,进而制得的有源层不易聚集,且膜层厚度均一。
以上对本申请实施方式提供了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施方式的说明只是用于帮助理解本申请。同时,对于本领域的技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
其中,“*”为与所述R1络合形成的非共价键,P1、P2、P3、P4和P5为R1中与R3形成非共价键的位置,P6、P7、P8、P9和P10为R3中与R1形成非共价键的位置,其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键;
其中,m=4-9,n=8-20;
其中,所述R4基团、所述R5基团、所述R6基团和所述R7基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。
2.一种有源层材料的制备方法,其特征在于,包括:
提供第一反应物和第二反应物,所述第一反应物与所述第二反应物进行反应形成中间产物,所述中间产物的结构式为所述第一反应物为包括R2基团的化合物,其中,所述R2基团的结构式包括 中的一种,所述第二反应物为包括R3基团的化合物,其中,所述R3基团的结构式包括 中的一种;
3.如权利要求1所述的有源层材料的制备方法,其特征在于,所述第一反应物与所述第二反应物在第一溶剂中进行反应,所述第一溶剂包括四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种组合。
4.如权利要求1所述的有源层材料的制备方法,其特征在于,所述第一反应物与所述第二反应物在添加剂中进行反应,所述添加剂包括碘化亚铜、溴化亚铜和四(三苯基膦)钯中的一种或几种组合。
5.如权利要求1所述的有源层材料的制备方法,其特征在于,所述第一反应物与所述第二反应物的反应时间为5小时-24小时。
6.如权利要求1所述的有源层材料的制备方法,其特征在于,所述中间产物与所述第三反应物在所述第二溶剂中进行反应,所述第二溶剂包括四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种组合。
7.如权利要求1所述的有源层材料的制备方法,其特征在于,所述第一反应物与所述第二反应物进行反应的反应温度为20摄氏度-60摄氏度。
9.如权利要求1所述的有源层材料的制备方法,其特征在于,所述第三溶剂包括氯化氢、亚硝酸钠、三氮化钠、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种组合。
10.一种晶体管,其特征在于,包括:
栅极;
栅极绝缘层,所述栅极绝缘层设置于所述栅极上;
源极,所述源极设置于所述栅极绝缘层的一侧;
漏极,所述漏极设置于所述栅极绝缘层的另一侧;以及
有源层,所述有源层设置于所述栅极绝缘层、源极及漏极上,所述有源层材料结构式为其中,所述R1化合物的结构式包括 中的一种,所述R2基团的结构式包括 中的一种,所述R3基团的结构式包括中的一种其中,“*”为与所述R1络合形成的非共价键,P1、P2、P3、P4和P5为R1中与R3形成非共价键的位置,P6、P7、P8、P9和P10为R3中与R1形成非共价键的位置,其中,R1中的P1位置的N与R3中的P6位置的C-H形成非共价键,R1中的P2位置的C-H与R3中的P7位置的O形成非共价键,R1中的P3的C-H与R3中的P8的π键形成非共价键,R1中的P4的C-H与R3中的P9的O形成非共价键,R1中的P5的N与R3中的P10的C-H形成非共价键;
其中,m=4-9,n=8-20;
其中,所述R4基团、所述R5基团、所述R6基团和所述R7基团的结构式选自CxH2x+1中的一种或几种组合,x=1-16。
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