專利名稱：光敏晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光敏薄膜晶體管(TFT)和用于制造它們的方法。
背景技術(shù)：
由于它們在低成本的集成電路和大面積平板顯示器中的潛在應(yīng)用，有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)贏得了大量興趣。盡管在結(jié)合蒸發(fā)的小分子的膜的器件中觀察到在場效應(yīng)遷移率方面的最高器件性能，但是因?yàn)榫酆衔锇雽?dǎo)體在環(huán)境條件下與印刷技術(shù)固有地相容，對聚合物半導(dǎo)體的研究保持在高的活躍程度。
OTFT的可能應(yīng)用包括印刷的聚(3-己基噻吩)(P3HT)基印刷集成電路，如由如下文獻(xiàn)公開的A.Knobloch，A.Manuelli，A.Bernds，W.Clemens，“Fully printed integrate circuits from solution processable polymer”，J.Appl.Phys.，第96卷，(2004)；與有機(jī)發(fā)光器件(OLED)集成的并五苯基OTFT，如由如下文獻(xiàn)公開的T.N.Jackson，Y.Lin，D.J.Gundlach和H.Klauk，“Organic thin-film transistors for organic light-emitting flat-panel displaybackplanes”，IEEE J.Select.Topics Quantum Electron.，第4卷，100-104頁(1998)；與有機(jī)發(fā)光器件(OLED)集成的聚(3-己基噻吩)(P3HT)基OTFT，如由如下文獻(xiàn)公開的H.Sirringhaus，N.Tessler和R.H.Friend，“Integratedoptoelectronic devices based on conjugated polymers”，Science，第280卷，1741-1743頁(1998)；和與電泳顯示器集成的9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩(bithiophene)共聚物(F8T2)基OTFT。
有機(jī)基器件的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是它們作為光電檢測器的應(yīng)用。可以將這些光電檢測器分為兩個(gè)主要類別兩端子光電二極管和三端子光電晶體管。
在過去十年公開了各種有機(jī)材料基光電二極管結(jié)構(gòu)，包括由P型共軛聚合物和受體部分如富勒烯衍生物制備的相分離的給體-受體共混物(Gao，F(xiàn).Hide和H.Wang，“Efficient photodetectors and photovoltaic cells fromcomposites of fullerenes and conjugated polymersPhotoinduced electrontransfer”，Synth.Met.，第79卷，177-181頁(1996))；或無機(jī)氧化物半導(dǎo)體(K.S.Narayan和T.B.Singh，“Nanocrystalline titanium dioxide-dispersedsemiconducting polymer photodetectors”，Appl.Phys.Lett.，第74卷，3456-3458頁(1999))。
與兩端子光電二極管相比，三端子光電晶體管的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是光電晶體管允許由照射器件產(chǎn)生的電流信號的內(nèi)置放大(即，可以實(shí)現(xiàn)大于1的光子/電流增益)的事實(shí)。
US 5,315,129公開了基于兩種結(jié)晶平面有機(jī)芳族半導(dǎo)體的交替層的有機(jī)雙極結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)，所述兩種結(jié)晶平面有機(jī)芳族半導(dǎo)體分別具有n型和p型導(dǎo)電性。有機(jī)層是通過有機(jī)分子束沉積而沉積的，同時(shí)保持層厚度的嚴(yán)密控制(n型基極層的厚度可以低至10)。器件的光響應(yīng)依賴于基極或集電極層中激子的形成。所述激子位移到界面，解離，得到的電子和空穴然后掃描跨過基極，分別進(jìn)入發(fā)射極和集電極。通過光生電荷的存在調(diào)制基極勢壘，從而通過從觸點(diǎn)注入，引起在發(fā)射極和集電極之間的空間電荷電流的調(diào)制。
如EP 0 638 941A中公開的，可以將雙極結(jié)晶體管中的基極制造成包含薄的多層疊層以增加光效率和增益。特別是，該文件公開了一種長波長光電晶體管，所述光電晶體管具有作為發(fā)射極區(qū)和集電極區(qū)的n-摻雜硅，從而撐托具有由p摻雜硅鍺和非摻雜硅的交替層組成的量子阱結(jié)構(gòu)的基極區(qū)。
基于共軛聚合物的薄膜晶體管(TFT)是以能夠輸出累積響應(yīng)的輻射檢測器和具有瞬態(tài)響應(yīng)的照度傳感器的形式實(shí)現(xiàn)的。
WO 98/05072公開了包含聚合物基TFT的輻射傳感器。電離輻射導(dǎo)致檢測器的電性能的累積變化，并且所述電性能提供入射到檢測器上的累計(jì)輻射劑量的指標(biāo)。
幾份出版物描述了其中激子的形成在形成晶體管溝道的半導(dǎo)體材料中發(fā)生的聚合物基光敏TFT。Hamilton等研究了白光照度對9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩共聚物(F8T2)基TFT的電性能的影響(參見M.C.Hamilton，S.Martin和J.Kanicki，“Thin-Film Organic Polymer Phototranssistors”，IEEETRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES，第51卷，877-885頁(2004))。所述器件的斷開狀態(tài)的漏極電流顯著增加，而在強(qiáng)累積態(tài)中觀察到更小的相對效應(yīng)。所述照度有效地降低所述器件的閾電壓，并且增加表觀次閾值擺幅，而在聚合物溝道中的載流子的場效應(yīng)遷移率保持不變。根據(jù)激子的光生成，所述激子隨后擴(kuò)散并且解離成自由載流子，從而提高在溝道中的載流子密度，解釋了這些觀察結(jié)果。一些光生電子被捕獲，并且中和對于在黑暗中的運(yùn)行所觀察到的大的負(fù)閾電壓有貢獻(xiàn)的正電荷態(tài)，從而降低閾電壓。上述作者報(bào)導(dǎo)了對于在強(qiáng)累積態(tài)中加偏壓的器件，寬帶響應(yīng)度約為0.7mA/W，并且對于處于斷開狀態(tài)中的器件，不依賴于柵極-至-源極電壓的光敏度約為103。
通過將稀釋量的電子受體部分引入到p型半導(dǎo)體聚合物基體中，可以增加在照射聚合物基TFT之后形成的激子，從而增加晶體管的光敏度。US 6,992,322公開了將稀釋量的巴基球C60或它的衍生物、紫羅堿、二氯-二氰基-苯醌、二氧化鈦納米顆粒和硫化鎘納米顆粒加入到聚烷基噻吩中，從而在光致激發(fā)之后能夠從聚合物基體轉(zhuǎn)移電子以在漏極電極和源極電極之間獲得高的光感應(yīng)電流。
備選地，有機(jī)光電晶體管可以基于不對稱螺橋連接的化合物，其中在UV照射之后，在聯(lián)六苯/三聚芴-衍生物(受體)和雙(二苯基氨基)聯(lián)苯(給體)部分之間的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致載流子密度的增加，從而提供放大效應(yīng)。這是在如下文獻(xiàn)中公開的T.P.I Saragi，R.Pudzich，T.Fuhrmann，和J.Salbeck，“Organic Phototransistors based on intramolecular charge transfer in abifunctional spiro compound”，Appl.Phys.Lett.第84卷，2334-2336頁(2004)。如由T.P.I Saragi等證明，在照射之后，漏極斷開電流顯著增加，而在累積態(tài)中的漏極電流相對未受影響，并且載流子遷移率保持恒定。與M.C.Hamilton，S.Martin和J.Kanicki，“Thin-Film Organic PolymerPhototransistors”，IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES，第51卷，877-885頁(2004)中描述的結(jié)果一致，照射使閾電壓向更正的柵極電壓位移。
依賴于激子在聚合物半導(dǎo)體層主體中的形成和解離的聚合物基光電晶體管的缺點(diǎn)是它們的慢響應(yīng)時(shí)間在光電晶體管的照射之后斷開光源導(dǎo)致漏極電流在幾秒至幾十秒的時(shí)幀內(nèi)衰減。
有機(jī)光電晶體管的一個(gè)潛在的應(yīng)用領(lǐng)域是圖像傳感器領(lǐng)域。US6,831,710公開了包含光敏TFT的平板圖像傳感器，所述光敏TFT允許檢測在可見光譜中和附近的電磁輻射。其它應(yīng)用包括如在WO 01/99191中公開，具有集成的光敏元件的發(fā)光矩陣陣列顯示器，從而以簡單的方式提供每一個(gè)像素的電光反饋控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有提高的光敏度和快的響應(yīng)時(shí)間的薄膜晶體管。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種光敏晶體管，所述光敏晶體管包含源極電極；漏極電極；第一半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層形成所述晶體管的溝道；柵極電極；和在所述柵極電極和所述半導(dǎo)體層之間的絕緣層，其中將第二半導(dǎo)體材料設(shè)置在所述半導(dǎo)體層與所述源極電極和所述漏極電極中的至少一個(gè)之間，并且與它們電連接，所述第二半導(dǎo)體材料是光電導(dǎo)的。
以這種方式，可以提供具有高增益、優(yōu)異的光敏度和快速的響應(yīng)時(shí)間的晶體管。此外，通過調(diào)整環(huán)境光和柵極電壓，可以容易地控制晶體管的電特性。
優(yōu)選地，第一和第二半導(dǎo)體材料具有相反的導(dǎo)電性類型，其中在第一和第二半導(dǎo)體材料之間的每一個(gè)界面形成p-n結(jié)。還優(yōu)選第一半導(dǎo)體材料是p型并且第二半導(dǎo)體材料是n型。
優(yōu)選第二半導(dǎo)體材料在第一半導(dǎo)體層和源極電極之間形成，并且與它們電連接。還優(yōu)選第二半導(dǎo)體材料在第一半導(dǎo)體層和源極電極之間以及第一半導(dǎo)體層和漏極電極之間形成，并且與它們電連接。
在一個(gè)方面中，第二半導(dǎo)體材料的厚度等于或小于100nm。
在另一個(gè)方面中，第一半導(dǎo)體材料具有等于或大于10-3cm2/Vs的場效應(yīng)遷移率。
優(yōu)選第一半導(dǎo)體材料是有機(jī)的。一種這樣適合的材料是9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩共聚物。
還優(yōu)選第二半導(dǎo)體材料是無機(jī)的。
有利地，可以通過所述源極或漏極電極的化學(xué)反應(yīng)形成第二半導(dǎo)體材料。特別是，第二半導(dǎo)體材料可以由源極或?qū)w與周期表的第16族元素反應(yīng)形成。
備選地，可以通過使用(NH4)2S的濕法，噴墨膜制備或干法膜制備中的一種形成第二半導(dǎo)體材料。
在一個(gè)方面中，使用周期表的第11族或第12族元素形成源極電極和漏極電極。優(yōu)選地，源極電極和漏極電極由Ag、Cu、Cd、Pb、Ti、Zn、Ni、Co、Mn和Fe中的至少一種形成。
有利地，第二半導(dǎo)體材料可以包含下列中的至少一種Ag2O、AgO、Ag2S、TiO2、ZnO、CuO、Cu2S、CuS、NiAs、CoAs2、MnO2、Fe3O4、PbS、PbSe、CdS和CdSe。
優(yōu)選地，柵極電極在可見光波長范圍內(nèi)具有大于50％的光透射；所述絕緣層在可見光波長范圍內(nèi)具有大于80％的光透射；對于可見光波長范圍的至少一部分，第一半導(dǎo)體材料具有等于或小于104cm-1的光吸收系數(shù)；并且第二半導(dǎo)體材料在可見光波長范圍內(nèi)具有大于104cm-1的光吸收系數(shù)。
在需要時(shí)，第一半導(dǎo)體材料還可以是光電導(dǎo)的。
在一個(gè)方面中，源極電極和漏極電極中的至少一個(gè)由第二半導(dǎo)體材料形成，即，光電導(dǎo)源極或漏極材料直接接觸第一半導(dǎo)體材料。
有利地，所述晶體管還可以包含濾色器?？梢酝ㄟ^將著色劑安置在所述柵極電極和所述絕緣層的至少一個(gè)中形成所述濾色器。然而，優(yōu)選地，所述濾色器包含單獨(dú)的著色層(colour layer)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供包含如上所述的光敏晶體管的電器件。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供用于形成光敏器件的方法，所述方法包括形成源極接觸和漏極接觸；在所述源極接觸和漏極接觸之間沉積由第一半導(dǎo)體材料形成的半導(dǎo)體層；和安置柵極電極，所述柵極電極被安置成使用所述柵極電極和所述半導(dǎo)體層之間的絕緣電介質(zhì)層覆蓋晶體管溝道，其中所述源極接觸和所述漏極接觸中的至少一個(gè)的至少一部分包含第二半導(dǎo)體材料，所述第二半導(dǎo)體材料是光電導(dǎo)的。
第二半導(dǎo)體材料可以在源極電極和漏極電極中的至少一個(gè)上形成涂層。
特別是，形成源極接觸和漏極接觸的步驟還可以包括處理源極接觸和漏極接觸的表面以形成光電導(dǎo)的半導(dǎo)體材料的薄涂層。


現(xiàn)在僅由實(shí)施例，并且參考附圖描述本發(fā)明，其中圖1a和1b是分別說明根據(jù)本發(fā)明的光敏TFT結(jié)構(gòu)的頂部柵極和底部柵極構(gòu)造的示意圖；圖2a和2b是說明對于VDS＝0V(圖2a)和VDS＜0V(圖2b)，在p-n結(jié)的能帶排列的示意圖，所述p-n結(jié)是在源極接觸和漏極接觸上的半導(dǎo)體涂層和有機(jī)半導(dǎo)體層之間的界面形成的；圖3顯示了對于在黑暗中的運(yùn)行和使用低強(qiáng)度光源的照射，光敏TFT的輸出特性(即，漏極電流(IDS)對漏極電壓(VDS))，所述輸出是對于0V、-10V、-20V、-30V和-40V的柵極電壓而顯示的。
圖4顯示了對于在黑暗中的運(yùn)行、使用低強(qiáng)度光源的照射和使用高強(qiáng)度光源的照射，光敏TFT的傳輸特性(即，漏極電流(IDS)對柵極電壓(VG))，所述傳輸曲線是對于在線性和飽和范圍(分別對于-5V和-40V的漏極電壓(VDS))中的器件運(yùn)行而顯示的；圖5顯示了對于在黑暗中、在低強(qiáng)度照射下和在高強(qiáng)度照射下的運(yùn)行，在飽和范圍中的器件運(yùn)行的漏極電流的平方根(IDS-1/2)對柵極電壓的圖；圖6顯示了分別對于低強(qiáng)度和高強(qiáng)度照射，光敏度(IDS，照射-IDS，黑暗)/IDS， 黑暗對柵極電壓VG的圖，所述光敏度曲線是對于在線性以及飽和范圍(分別對于-5V(空心三角形)和-40V(實(shí)心正方形)的漏極電壓(VDS))中的器件運(yùn)行而顯示的；圖7a顯示了在接通另外的光源(即，照度從低強(qiáng)度增加至高強(qiáng)度)之后，漏極電流IDS的上升與時(shí)間的關(guān)系；和圖7b顯示了在斷開另外的光源(即，照度從高強(qiáng)度降低至低強(qiáng)度)之后，漏極電流IDS的衰減與時(shí)間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是光敏雜化有機(jī)/無機(jī)薄膜晶體管(PHOITFT)，其包含具有襯底表面的絕緣襯底；半導(dǎo)體有機(jī)層；導(dǎo)電源極電極，所述源極電極覆蓋有薄的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層，所述半導(dǎo)體涂層與所述有機(jī)半導(dǎo)體層電接觸；導(dǎo)電漏極電極，所述漏極電極覆蓋有薄的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層，所述半導(dǎo)體涂層與所述有機(jī)半導(dǎo)體層電接觸；絕緣層；和與所述絕緣層相鄰安置的光透明的導(dǎo)電柵極電極。
與有機(jī)半導(dǎo)體層的材料相比，在源極接觸和漏極接觸上的薄的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層具有相反的導(dǎo)電性類型，即，在p型有機(jī)半導(dǎo)體層的情況下為n型。這導(dǎo)致在有機(jī)半導(dǎo)體層和在源極接觸和漏極接觸上的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層之間的界面形成p-n結(jié)。
半導(dǎo)體有機(jī)層優(yōu)選具有等于或大于10-3cm2/Vs的場效應(yīng)遷移率，并且在將要檢測的光的波長范圍內(nèi)還具有104/cm至105/cm的范圍內(nèi)的中等至低的光吸收系數(shù)α。在如通過ADS供應(yīng)的9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩共聚物，即在本發(fā)明中的優(yōu)選半導(dǎo)體層材料的情況下，這些要求得到滿足。
盡管從加工的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選將有機(jī)材料用于半導(dǎo)體層，但是可以使用任何適合的材料。
適合的p型半導(dǎo)體材料的實(shí)例包括(I)聚合物-基于三芳基胺的非晶態(tài)聚合物聚三芳基胺(PTAA)[在可見光范圍內(nèi)透明]-9，9-二烷基芴/三芳基胺交替共聚物(TFB)-9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩交替共聚物(F8T2)-區(qū)域有規(guī)的聚(3-己基噻吩)(P3HT)(在可見光范圍內(nèi)高度吸光)-聚[5，5′-雙(3-十二烷基-2-噻吩基)-2，2′-聯(lián)噻吩](PQT-12)(II)小分子-并五苯-取代有烷基側(cè)鏈的四聚噻吩和六聚噻吩-紅熒烯適合的n型半導(dǎo)體材料的實(shí)例包括(I)聚合物-聚(苯并雙咪唑苯并菲咯啉)(BBL)(II)小分子-二全氟己基取代的五聚噻吩和四聚噻吩-橋亞甲基(methano)富勒烯苯基C61-丁酸甲酯(PCBM)-氟烷基取代的萘四甲酸二酰亞胺應(yīng)該理解這些實(shí)例是非限制性的。
在源極接觸和漏極接觸上的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層在將要檢測的光的波長范圍內(nèi)優(yōu)選具有在105/cm至106/cm的范圍內(nèi)的高的光吸收系數(shù)α，從而允許在光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層中的有效光致激發(fā)，導(dǎo)致在p-n結(jié)的靜電勢壘的降低和在源極接觸和漏極接觸之間的高的光感應(yīng)電流。在涂覆有氧化銀(Ag2或AgO)或硫化銀(I)(Ag2S)薄層的銀接觸的情況下，這些要求得到滿足。其它可能的接觸材料包括鈦、鋅、銅、鎳、鈷、錳、鐵、鉛和鎘，它們具有二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)、硫化銅(Cu2S和CuS)、砷化鎳(NiAs)、砷化鈷(CoAs2)、二氧化錳(MnO2)、氧化鐵(Fe3O4)、硫化鉛(PbS)、硒化鉛(PbSe)和硒化鎘(CdSe)的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層，上述這些全部是已知的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體。
然而，源極接觸和漏極接觸可以由任何適合的材料形成，并且可以通過所述接觸與例如第16族元素的反應(yīng)形成光電導(dǎo)的半導(dǎo)體材料涂層。
優(yōu)選在半導(dǎo)體有機(jī)層為n型時(shí)，光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層為p型。應(yīng)指出許多過渡金屬氧化物、硫化物和硒化物是n型半導(dǎo)體(參見上面列舉的實(shí)例)。然而，不是所有的化合物都是n型大量過渡金屬氧化物和硫族化物是p型半導(dǎo)體。這些包括氧化鎳(NiO)、氧化鉍(BiO)、氧化鉻(Cr2O3)、氧化錳(MnO)、氧化鐵(FeO)、碲化鋅(ZnTe)、碲化鎘(CdTe)、CuInSe2等。因此，顯然不管半導(dǎo)體有機(jī)層是p型還是n型，都可以形成p-n結(jié)。因此，對用于形成半導(dǎo)體有機(jī)層的適合的材料的范圍沒有限制。
如上所述，金屬接觸與元素形式的第16族元素的反應(yīng)可用于制備相應(yīng)的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體化合物。備選地，所述化合物可以是通過如下方法獲得
(1)金屬與第16族元素的氫化合物的反應(yīng)(例如，銀與H2S的反應(yīng))，(2)金屬電極在包含硫族化物陰離子或釋放硫族化物陰離子的物種的存在下的陽極氧化(例如，通過金屬銀在金屬硫化物或硫脲的存在下的陽極氧化，電化學(xué)形成Ag2S)，(3)使用含氧或含硫族化物的等離子體將金屬電極表面改性，和(4)在金屬接觸的頂部上的金屬硫族化物的濺射沉積或熱蒸發(fā)。
所述柵極電極優(yōu)選是部分透明的。在可見光范圍內(nèi)的光透射應(yīng)該大于50％，優(yōu)選大于70％并且最優(yōu)選大于75％。優(yōu)選地，頂部的柵極電極是盡可能透明的。對于低于200nm的膜厚度，PEDOT-PSS膜在可見光范圍內(nèi)具有＞75％的透射，并且被認(rèn)為適用于本發(fā)明。
所述絕緣層對照射至少是部分透明的，并且進(jìn)行選擇以避免在與所述半導(dǎo)體層的界面混合。在可見光范圍內(nèi)的光透射應(yīng)該大于80％，優(yōu)選大于90％并且最優(yōu)選大于95％。它可以由聚合物材料如聚乙烯基苯酚(PVP)組成。優(yōu)選地，所述聚合物電介質(zhì)也是盡可能透明的。對于600nm的膜厚度，優(yōu)選用于本發(fā)明的聚乙烯基苯酚(PVP)具有大95％的光透射，并且實(shí)際上在可見光波長范圍內(nèi)是透明的。
還優(yōu)選所述半導(dǎo)體層是相對透明的，并且相反，光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層是高度吸光的。以這種方式，可以使器件的靈敏度最大化。如上所述，用于本發(fā)明的優(yōu)選半導(dǎo)體是在525nm以上的波長范圍內(nèi)較透明(光吸收系數(shù)α在104cm-1的量級)的9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩共聚物。在525nm以下，它的吸收系數(shù)增加一個(gè)數(shù)量級，達(dá)到約105cm-1。
如上所述，硫化銀(Ag2S)是本發(fā)明優(yōu)選的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層。它在可見區(qū)域內(nèi)的光吸收系數(shù)α具有105cm-1的量級，意味著膜厚度3/α＝300nm對于吸收這種波長范圍內(nèi)的95％輻射是足夠的。有利地，因?yàn)榱蚧y是黑的，所以它在整個(gè)可見光波長范圍內(nèi)吸收。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，將光敏TFT與濾色器組合以制備只對預(yù)選的波長響應(yīng)的器件(“波長選擇性光敏TFT”)。
可以通過將染料加入到電介質(zhì)聚合物層或透明柵極電極中實(shí)現(xiàn)所述濾色器。然而，為了不干擾電介質(zhì)和柵極電極層的電子功能，優(yōu)選所述濾色器是以例如在柵極電極的頂部上的附加層的形式實(shí)現(xiàn)的。
除吸收系數(shù)以外，在不同層中的光密度/折射率也影響器件性能與層厚度的關(guān)系。
已知使用光電導(dǎo)的半導(dǎo)體材料在晶體管中形成半導(dǎo)體層。如上所述，這些現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體材料可以包括●純有機(jī)聚合物(在M.C.Hamilton，S.Martin和J.Kanicki，“Thin-FilmOrganic Polymer Phototransistors”，IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRONDEVICES，第51卷，877-885頁(2004)的情況下，為F8T2)；●有機(jī)聚合物和稀釋量的電子受體部分的混合物(參見US 6,992,322，其公開了將稀釋量的巴基球、C60或它的衍生物、紫羅堿、二氯-二氰-苯醌、二氧化鈦納米顆粒和硫化鎘顆粒加入到聚烷基噻吩中)；和●不對稱螺橋連接的化合物，其中在聯(lián)六苯/三聚芴-衍生物(受體)和雙(二苯基氨基)聯(lián)苯(給體)部分之間的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致載流子密度的增加。
這些器件的光譜光敏度范圍受到吸光化合物的光帶隙的限制。9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩共聚物只對超過2.4eV(低于525nm的波長)的光子能量強(qiáng)烈吸收，具有量級為105cm-1的光吸收系數(shù)α，而對更小的光子能量(較長波長)是比較透明的(光吸收系數(shù)α降低至104cm-1)。螺橋連接的電荷轉(zhuǎn)移化合物在紫外范圍內(nèi)吸收。
相反，Ag2S具有1.0eV的直接光學(xué)帶隙，從而使得它是在可見光區(qū)內(nèi)和在可見光區(qū)以外的紅外區(qū)的輻射的非常有效的吸收劑(在可見光區(qū)的光吸收系數(shù)α具有105cm-1的量級，意味著膜厚度3/α＝300nm對于吸收這種波長范圍內(nèi)的95％輻射是足夠的)。
應(yīng)該指出本發(fā)明包括其中用于形成半導(dǎo)體層的材料也是光電導(dǎo)材料，該光電導(dǎo)材料與用于形成光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層的材料不同的情況。例如，如上所述，9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩共聚物是光電導(dǎo)的半導(dǎo)體材料。
根據(jù)本發(fā)明的晶體管的一個(gè)運(yùn)行情況是通過施加到柵極電極上的電壓和通過入射到晶體管上面的光的強(qiáng)度，都可以控制晶體管漏極電流。對于照度水平和柵極電壓偏壓的適當(dāng)組合，可以得到高達(dá)1000的晶體管飽和電流增益。
圖1a是說明根據(jù)本發(fā)明制造的光敏TFT結(jié)構(gòu)的頂部柵極構(gòu)造的示意圖。所述結(jié)構(gòu)包含絕緣襯底1，所述絕緣襯底1具有分開的導(dǎo)電源極接觸和漏極接觸2的圖案。源極接觸和漏極接觸2被光電導(dǎo)的半導(dǎo)體3的薄層覆蓋。所述源極/漏極圖案被薄的有機(jī)半導(dǎo)體層4覆蓋，所述有機(jī)半導(dǎo)體層4填充源極接觸和漏極接觸2之間的間隙，從而形成晶體管溝道。半導(dǎo)體層4被在其頂部沉積柵極電極6的絕緣電介質(zhì)層5覆蓋。為了允許感應(yīng)來自所述疊層的頂部的照射，柵極電極6和電介質(zhì)層6在將要檢測的光的波長范圍內(nèi)都是光透明的。
圖1b是說明根據(jù)本發(fā)明的光敏TFT結(jié)構(gòu)的底部柵極構(gòu)造的示意圖。所述結(jié)構(gòu)包含其上沉積柵極電極6的絕緣襯底1。柵極電極6和周圍的襯底區(qū)域被絕緣電介質(zhì)層5覆蓋。在電介質(zhì)層5的頂部上限定分開的導(dǎo)電源極接觸和漏極接觸2的圖案，每一個(gè)與下面的柵極電極6的相對邊緣重疊。源極接觸和漏極接觸2被光電導(dǎo)的半導(dǎo)體3的薄層覆蓋。在電介質(zhì)層5的頂部上的源極/漏極圖案被薄的有機(jī)半導(dǎo)體層4覆蓋，所述有機(jī)半導(dǎo)體層4填充源極接觸和漏極接觸2之間的間隙，從而形成晶體管溝道。
為了允許感應(yīng)來自半導(dǎo)體側(cè)(來自所述疊層的頂部)的照射，只有有機(jī)半導(dǎo)體層在將要檢測的光的波長范圍內(nèi)必須是光透明的。
圖2a和2b是說明在p-n結(jié)形成的能帶排列的示意圖，所述p-n結(jié)是在具有如圖1a和1b所示結(jié)構(gòu)的晶體管中，在源極接觸和漏極接觸2上面的半導(dǎo)體涂層3和有機(jī)半導(dǎo)體層4之間的界面形成的。在圖2a和2b中，假定有機(jī)半導(dǎo)體層具有p型導(dǎo)電性，如9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩共聚物的情況。此外，假定覆蓋源極接觸和漏極接觸的半導(dǎo)體涂層具有n型導(dǎo)電性，如硫化銀(Ag2S)的情況。對于零施加的漏極電壓(VDS＝0V)，在源極接觸和有機(jī)半導(dǎo)體層之間的p-n結(jié)的勢壘高度(qV0)與在漏極接觸和有機(jī)半導(dǎo)體層之間的p-n結(jié)的勢壘高度相同(參見圖2a)。當(dāng)施加負(fù)漏極電壓(VDS＜0V)時(shí)，在源極接觸和有機(jī)半導(dǎo)體層之間的界面的p-n結(jié)處于反向偏壓中，而在漏極接觸和有機(jī)半導(dǎo)體層之間的p-n結(jié)處于正向偏壓中。因此，在源極接觸和有機(jī)半導(dǎo)體層之間的界面的反向偏壓的p-n結(jié)成為限制在源極接觸和漏極接觸之間的電流的流量的瓶頸(勢壘q(V0+Vr))(參見圖2b)。照射在源極接觸的反向偏壓的p-n結(jié)導(dǎo)致降低勢壘，從而增加在源極接觸和漏極接觸之間的電流流量。
應(yīng)該指出僅僅需要將光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層3安置在源極接觸和漏極接觸中的一個(gè)上。從圖2b中明顯看出，在其中晶體管是加反向偏壓的情況下，在僅僅將光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層3安置在源極接觸上時(shí)，可以得到特別強(qiáng)的效果。
圖3至7顯示了具有在圖1a中說明的結(jié)構(gòu)的光敏薄膜晶體管的性能，在所述結(jié)構(gòu)中，通過首先將30nm厚的Cr粘附層沉積到玻璃襯底上，然后將200nm厚的Ag層熱蒸發(fā)到所述粘附層上，形成源極接觸和漏極接觸的圖案。隨后，將所述Ag層進(jìn)行光刻加工以形成Ag源極接觸和漏極接觸。所述源極接觸和漏極接觸被Ag2S薄層覆蓋，該Ag2S薄層是光電導(dǎo)的半導(dǎo)體，并且通過用H2S氣體處理銀接觸形成。所述源極/漏極圖案被9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩共聚物形成的薄有機(jī)半導(dǎo)體層4覆蓋，以填充在源極接觸和漏極接觸之間的間隙，從而形成晶體管溝道。9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩共聚物是具有低光吸收特性的p型有機(jī)半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體層4被其上沉積柵極電極6的PVP絕緣電介質(zhì)層5覆蓋。所述柵極電極由也具有高的光透射率的PEDOT:PSS形成。
圖3顯示了對于在黑暗中的運(yùn)行(實(shí)心符號)和使用約5000勒克司的低強(qiáng)度光源的照射(空心符號)，光敏TFT的輸出特性(即，漏極電流(IDS)對漏極電壓(VDS))。所述輸出是對于0V、-10V、-20V、-30V和-40V的柵極電壓VG顯示的。顯然低強(qiáng)度照射獲得的漏極電流比在黑暗中的運(yùn)行獲得的漏極電流高很多。此外，在低強(qiáng)度照射下的運(yùn)行獲得的輸出曲線清楚地顯示器件運(yùn)行的兩個(gè)截然不同的區(qū)域線性區(qū)和飽和區(qū)。在IDS首先隨著VDS的增加成線性增加之后，對于較小的柵極電壓(VG＝-10V、-20V、-30V)，電流迅速達(dá)到飽和。在VG＝-40V的情況下，IDS繼續(xù)近似成線性增加，但是與最初的增加相比，具有更慢的速率。
圖4顯示了對于在黑暗中的運(yùn)行(空心和實(shí)心正方形)、使用低強(qiáng)度光源的照射(空心和實(shí)心菱形)和使用約50000勒克司的高強(qiáng)度光源的照射(空心和實(shí)心三角形)，光敏TFT的傳輸特性(即，漏極電流(IDS)對柵極電壓(VG))。對于在線性(空心符號)和飽和(實(shí)心符號)范圍(分別對于-5V和-40V的漏極電壓(VDS))中的器件運(yùn)行，顯示了傳輸曲線。
顯然通過施加?xùn)艠O電壓(VG)和通過照射器件，可以獨(dú)立控制通過器件的漏極電流IDS。
在黑暗中的器件運(yùn)行的情況下，施加負(fù)VG導(dǎo)致空穴在導(dǎo)電溝道中的累積和漏極電流IDS的增加，與有機(jī)半導(dǎo)體層中的p型導(dǎo)電一致。在線性和飽和態(tài)中，處于“斷開”狀態(tài)的電流水平都很低。所述器件在約-40V的柵極電壓接通，即，閾電壓是極端負(fù)的。
對于-30V和以下的柵極電壓，觀察到的波動(dòng)極有可能歸因于噪音。關(guān)于這點(diǎn)，應(yīng)指出顯示的是E-13至E-14A的電流。
在低強(qiáng)度照射下運(yùn)行的情況下，處于“斷開”狀態(tài)的電流水平顯著增加，對于在線性態(tài)中的運(yùn)行，增加約10倍，并且對于在飽和態(tài)中的運(yùn)行，增加以100倍計(jì)。所述器件在-10V柵極電壓以上接通，從而表明閾電壓向正柵極電壓大幅度位移。對于低的柵極電壓(VG＝-10V至-20V)，在線性和飽和態(tài)中的運(yùn)行的曲線是疊加的，這反映了圖3中顯示的漏極電流的飽和。
最后，在高強(qiáng)度照射的情況下，與在低強(qiáng)度照射下的運(yùn)行相比，漏極電流水平進(jìn)一步增加10-100倍。
由于來自光源的電干擾，對于-20V和以下的柵極電壓觀察到的波動(dòng)極可能歸因于噪音。
圖5顯示了對于在黑暗中(實(shí)心正方形)、在低強(qiáng)度照射下(實(shí)心菱形)和在高強(qiáng)度照射下(實(shí)心三角形)的運(yùn)行，在飽和范圍中的器件運(yùn)行的漏極電流的平方根(IDS-1/2)對柵極電壓VG的圖。在照射之后，所述曲線明顯向正VG位移，從而表明閾電壓從負(fù)值位移至約0V。
圖6顯示了對于低強(qiáng)度和高強(qiáng)度照射(分別為菱形和三角形)，光敏度(IDS，照射-IDS，黑暗)/IDS，黑暗對柵極電壓VG的圖。因而，在圖6中所示的數(shù)據(jù)是從圖4中得到的。所述光敏度曲線是對于在線性以及飽和范圍(分別對于-5V(空心符號)和-40V(實(shí)心符號)的漏極電壓(VDS))中的器件運(yùn)行顯示的；顯然漏極電流隨照度增加。此外，對于中間的柵極電壓(VG＝-20V至-40V)，觀察到最高的光敏度。更高的VG導(dǎo)致更高的絕對電流水平，但是在照射之后提高較小，即減小的光敏度。在最佳條件下，光敏度達(dá)到約為10,000的值(對于在線性態(tài)中運(yùn)行的光敏TFT的高強(qiáng)度照射)。
圖7a顯示了在接通另外的光源(即，照度從低強(qiáng)度增加至高強(qiáng)度)之后，漏極電流IDS的上升與時(shí)間的關(guān)系。響應(yīng)時(shí)間在200ms的范圍內(nèi)。
圖7b顯示了在斷開另外的光源(即，照度從高強(qiáng)度降低至低強(qiáng)度)之后，漏極電流IDS的衰減與時(shí)間的關(guān)系。電流在約300ms內(nèi)衰減。
實(shí)際上，通過接通和斷開燈泡，在高和低強(qiáng)度照射之間進(jìn)行變換。預(yù)期響應(yīng)時(shí)間受到燈泡中的燈絲進(jìn)行加熱和冷卻，從而發(fā)光和停止發(fā)光所需時(shí)間的影響。因此，可以預(yù)期比圖7所說明的顯著更快的響應(yīng)時(shí)間。
不管這點(diǎn)，顯然在與現(xiàn)有技術(shù)的光敏晶體管相比時(shí)，本申請的光敏晶體管提供顯著減少的響應(yīng)時(shí)間。例如，在US 6992322中公開的響應(yīng)時(shí)間具有30-60秒的量級。
現(xiàn)在論述制造圖1a中所示的結(jié)構(gòu)的方法。然而，可以使用多種備選的方法。
在用于制造具有圖1a中所示結(jié)構(gòu)的器件的優(yōu)選方法中，使用銀墨將源極電極和漏極電極噴墨印刷到絕緣的塑料襯底上。在干燥和退火之后，通過暴露于H2S氣體中，暴露持續(xù)時(shí)間約為2分鐘，在銀源極/漏極電極的表面形成光電導(dǎo)的硫化銀(Ag2S)層。優(yōu)選地，光電導(dǎo)的涂層的膜厚度等于或小于300nm，并且還更優(yōu)選等于或小于100nm。隨后，通過將9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩共聚物的1，3，5-三甲基苯溶液(1％重量/重量)噴墨印刷到源極接觸/漏極接觸上，沉積有機(jī)半導(dǎo)體層。通過旋涂、用刮刀刮、噴墨印刷或絲網(wǎng)印刷絕緣的聚合物如聚乙烯基苯酚(PVP)，在半導(dǎo)體層的頂部上涂布電介質(zhì)層。最后，通過噴墨印刷透明的導(dǎo)電聚合物PEDOT:PSS，在電介質(zhì)層的頂部上形成柵極電極。
以這種方式，可以在低溫并且使用柔性襯底制造光敏晶體管。不管使用遮蔽掩模還是使用平版印刷技術(shù)，噴墨印刷接觸的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)是它們具有比熱蒸發(fā)的接觸更粗糙的表面。這種更大的表面粗糙度提供與光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層接觸的更大的表面積，因此得到提高的光敏度。
在需要時(shí)，可以將抗反射涂層安置在光電晶體管上以進(jìn)一步提高光敏度。另外，可以安置濾色器(colour filtering)以控制光敏度。
應(yīng)該指出在光敏晶體管的制造中可以使用任何適合的材料。特別是，適用于襯底的各種材料對本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。這些包括剛性和柔性的玻璃和塑料。類似地，可以將任何適合的材料用于源極接觸和漏極接觸、光電導(dǎo)的涂層、半導(dǎo)體層和柵極電極。
源極接觸和漏極接觸包含被導(dǎo)電類型優(yōu)選與在晶體管溝道中的半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相反的無機(jī)[或金屬-有機(jī)的或有機(jī)的]光電導(dǎo)的半導(dǎo)體材料的薄層覆蓋的導(dǎo)電芯。這種組合導(dǎo)致在源極接觸/漏極接觸和半導(dǎo)體層之間的界面形成p-n結(jié)。
優(yōu)選將銀用于源極接觸和漏極接觸，因?yàn)檫@可以使用噴墨沉積技術(shù)，以溶液或懸浮液的形式容易地進(jìn)行沉積。此外，銀可易于與氧或硫反應(yīng)以形成光電導(dǎo)的涂層。例如，將在襯底上沉積的接觸暴露于氧等離子體中(乃至空氣中)導(dǎo)致銀的氧化以致在接觸上形成Ag2O光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層。類似地，將在襯底上沉積的接觸暴露于含硫氣氛中導(dǎo)致在接觸上形成Ag2S光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層。銅、鎘和鉛是其它的優(yōu)選接觸材料。然而，應(yīng)該指出所述接觸不限于這些，而可以由如上所述其它金屬乃至無機(jī)材料形成。
類似地，光電導(dǎo)的材料無需涂布整個(gè)接觸，并且無需通過接觸的化學(xué)反應(yīng)形成。而是，可以使用其它技術(shù)，包括例如使用(NH4)2S的濕法、噴墨膜制備和干法膜制備，將它沉積在接觸上。
優(yōu)選將有機(jī)材料用于半導(dǎo)體層4，因?yàn)檫€可以使用噴墨沉積技術(shù)，以溶液的形式沉積這些材料。優(yōu)選的有機(jī)半導(dǎo)體材料包括9，9-二辛基芴/聯(lián)噻吩共聚物、聚芳族胺類和聚噻吩類(PQT)。然而，還可以使用其它的有機(jī)半導(dǎo)體材料。對將要成為光電導(dǎo)的或相反的半導(dǎo)體材料沒有特別要求。因此，半導(dǎo)體層優(yōu)選由π共軛的材料[p型或n型；聚合物、低聚物或小分子；有機(jī)或無機(jī)納米顆粒；可溶的、作為前體可溶的、或氣相沉積的]制成。
通常，優(yōu)選將p型材料用作半導(dǎo)體材料4并且將n型材料用作光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層材料3。然而，導(dǎo)電性類型可以對換。總之，在源極電極和漏極電極與半導(dǎo)體層之間的界面形成p-n結(jié)。
如上所述，優(yōu)選半導(dǎo)體層和光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層具有相反的導(dǎo)電性類型。這具有提供具有強(qiáng)的光性能的器件只需薄的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層的優(yōu)點(diǎn)。通過使用透明或基本上透明的半導(dǎo)體層和高度吸光的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層，進(jìn)一步提高了光敏度。
所述絕緣體層優(yōu)選由可溶液加工的絕緣材料制成，所述絕緣材料為例如，有機(jī)聚合物[即聚乙烯基苯酚，PVP]或3D-可交聯(lián)的有機(jī)低聚物[即甲基環(huán)戊烯醇酮]或有機(jī)-無機(jī)雜化材料[即ORMOCER]。
因?yàn)樗枪馔干涞模訧TO應(yīng)該適于用作在圖1a的結(jié)構(gòu)中的柵極電極。然而，優(yōu)選PEDOT，因?yàn)樗ㄟ^噴墨印刷容易以PEDOT:PSS懸浮液的形式沉積。當(dāng)然，其它適于用作柵極電極的導(dǎo)電材料對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。
在上述具體的實(shí)施方案中，光敏TFT配置有p型半導(dǎo)體層和n型光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層。參考圖1b，即說明光敏TFT結(jié)構(gòu)的底部柵極構(gòu)造的示意圖，將描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中光敏TFT配置有n型半導(dǎo)體層和p型光電導(dǎo)的半導(dǎo)體涂層。
所述結(jié)構(gòu)包含其上已經(jīng)沉積柵極電極6(例如，通過遮蔽掩模蒸發(fā)的金(Au))的絕緣襯底1(例如，玻璃襯底或PET箔)。柵極電極6和周圍的襯底區(qū)域被絕緣電介質(zhì)層5(例如，600nm聚乙烯基苯酚，通過旋涂沉積)覆蓋。在電介質(zhì)層5的頂部上限定分開的導(dǎo)電源極接觸和漏極接觸2的圖案，每一個(gè)與下面的柵極電極6的相對邊緣重疊。這些源極接觸和漏極接觸可以由酸摻雜的聚苯胺(例如，聚苯胺-樟腦磺酸復(fù)合物PANI-CSA)制成。PANI-CSA是p型導(dǎo)電聚合物，即，它結(jié)合了金屬源極接觸和漏極接觸2和在所述源極接觸和漏極接觸上的光電導(dǎo)的半導(dǎo)體3的薄層的功能(然而，由于高摻雜率，在PANI-CSA中的導(dǎo)電性不是非常依賴于照射)。PANI-CSA可溶于有機(jī)溶劑(例如，間甲酚、氯仿、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等)。因此，可以通過噴墨印刷到電介質(zhì)層上而沉積源極接觸和漏極接觸。
在PVP電介質(zhì)層5的頂部上的PANI-CSA源極/漏極圖案被薄的有機(jī)半導(dǎo)體層4覆蓋，所述有機(jī)半導(dǎo)體層4填充在源極接觸和漏極接觸2之間的間隙，從而形成晶體管溝道。所述有機(jī)半導(dǎo)體具有n型電導(dǎo)率。用于n型半導(dǎo)體層的適合的材料包括富勒烯(C60)的蒸發(fā)層(約40nm)或PCBM的旋涂層(約40nm)。備選地，n型半導(dǎo)體可以是無機(jī)的，如磁控管濺射的氧化鋅(ZnO)層。
總之，本發(fā)明的光電晶體管提供高度光敏的光電晶體管，所述光電晶體管即使在高強(qiáng)度照射下也具有低的斷開電流，并且具有高的增益和快的響應(yīng)時(shí)間。特別是，所述晶體管具有由相當(dāng)大的源極-漏極電流變化所顯示的大的光敏度，所述源極-漏極電流即使在低水平的照射(約5000勒克司)也得到102-103倍的增加。所述光電晶體管還是靈活的，因?yàn)樗梢噪S照度和柵極電壓而變從而得到控制。此外，制造所述光電晶體管是簡單和廉價(jià)的，并且可以使用噴墨或其它印刷和沉積技術(shù)在低溫制造所述光電晶體管。
本發(fā)明公開了用于源極/漏極電極的導(dǎo)電芯、覆蓋所述源極/漏極電極的半導(dǎo)體層和形成晶體管溝道的半導(dǎo)體材料的材料的幾種組合。本發(fā)明公開了用于形成覆蓋源極/漏極電極的半導(dǎo)體層以及用于形成其它層的幾種方法。這些是非限制性實(shí)例。特別是，在根據(jù)本發(fā)明的光敏TFT的形成中，可以使用如下技術(shù)中的任何一種或組合噴墨沉積、接觸印刷、絲網(wǎng)印刷、平版印刷、濺射、氣相沉積和遮蔽掩模。
本發(fā)明的光電晶體管特別適用于其中短的響應(yīng)時(shí)間是特別有利的平板圖像傳感器和指紋傳感器。
在本說明書中的術(shù)語″涂層″不是以限制性方式解釋的，并且包括任何適合的層，不必是涂布層。
上述描述只是作為實(shí)例給出。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種光敏晶體管，其包含源極電極；漏極電極；第一半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層形成所述晶體管的溝道；柵極電極；和在所述柵極電極和所述半導(dǎo)體層之間的絕緣層，其中將第二半導(dǎo)體材料設(shè)置在所述半導(dǎo)體層與所述源極電極和所述漏極電極中的至少一個(gè)之間，并且與其電連接，所述第二半導(dǎo)體材料是光電導(dǎo)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中第一和第二半導(dǎo)體材料是導(dǎo)電性類型相反的半導(dǎo)體材料，其中在第一和第二半導(dǎo)體材料之間的每一個(gè)界面形成p-n結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光敏晶體管，其中第一半導(dǎo)體材料是p型并且第二半導(dǎo)體材料是n型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中第二半導(dǎo)體材料在第一半導(dǎo)體層和所述源極電極之間形成，并且與它們電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中第二半導(dǎo)體材料在第一半導(dǎo)體層和所述源極電極之間以及第一半導(dǎo)體層和所述漏極電極之間形成，并且與它們電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中第二半導(dǎo)體材料的厚度等于或小于100nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中第一半導(dǎo)體材料具有等于或大于10-3cm2/Vs的場效應(yīng)遷移率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中第二半導(dǎo)體材料是無機(jī)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中通過所述源極或漏極電極的化學(xué)反應(yīng)形成第二半導(dǎo)體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的光敏晶體管，其中第二半導(dǎo)體材料由所述源極或?qū)w與周期表的第16族元素反應(yīng)形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中通過使用(NH4)2S的濕法，噴墨膜制備或干法膜制備中的一種形成第二半導(dǎo)體材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中使用周期表的第11族或第12族元素形成所述源極電極和所述漏極電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中所述柵極電極在可見光波長范圍內(nèi)具有大于50％的光透射。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中所述絕緣層在可見光波長范圍內(nèi)具有大于80％的光透射。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中對于可見光波長范圍的至少一部分，第一半導(dǎo)體材料具有等于或小于104cm-1的光吸收系數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中第二半導(dǎo)體材料在可見光波長范圍內(nèi)具有大于104cm-1的光吸收系數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，其中所述源極電極和漏極電極中的至少一個(gè)由第二半導(dǎo)體材料形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的光敏晶體管，所述光敏晶體管還包含濾色器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的光敏晶體管，其中通過將著色劑安置在所述柵極電極和所述絕緣層的至少一個(gè)中形成所述濾色器。
20.一種電器件，所述電器件包含根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的光敏晶體管。
全文摘要
一種對使用光的照射感光的薄膜晶體管(TFT)，所述薄膜晶體管可以提高所述晶體管的特性和所述晶體管態(tài)的控制參數(shù)。所述晶體管包含絕緣襯底；源極電極；漏極電極；第一半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層形成所述晶體管的溝道；柵極電極；和在所述柵極電極和所述半導(dǎo)體層之間的絕緣層。將第二半導(dǎo)體材料設(shè)置在所述半導(dǎo)體層與所述源極電極和所述漏極電極中的至少一個(gè)之間，并且與其電連接。所述第二半導(dǎo)體材料是光電導(dǎo)的。
文檔編號H01L31/112GK101068040SQ200710102359
公開日2007年11月7日 申請日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月3日
發(fā)明者托馬斯·庫格勒 申請人:精工愛普生株式會(huì)社