一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括頂部柵電極(1)、頂部柵絕緣層(2)、場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體層(3)、空穴傳輸層(4)、發(fā)光層(5)、漏電極修飾層(6)、源電極(701)、漏電極(702)、柔性襯底(8)；其中頂部柵電極的材料為銀納米線，頂部柵絕緣層的材料為聚甲基丙烯酸甲酯，場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體層的材料為并五苯，空穴傳輸層的材料為NPB，發(fā)光層的材料為Alq3，漏電極修飾層的材料為L(zhǎng)iF，源電極的材料為金屬金，漏電極的材料為金屬鋁，柔性襯底的材料為苯二甲酸乙二酯。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，特別是涉及一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著人們對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體材料研究的深入，有機(jī)半導(dǎo)體已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各類(lèi)電子或光電器件上，例如有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)，有機(jī)太陽(yáng)能電池，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFETs)等，與無(wú)機(jī)材料相比，有機(jī)材料在低價(jià)、大面積、柔性電路中具有很多固有的優(yōu)勢(shì).例如，其成膜工藝簡(jiǎn)單，材料種類(lèi)多，與柔性襯底相容，尺寸小量輕，成本低廉，很容易用旋涂和蘸涂技術(shù)進(jìn)行大面積制備各種柔性器件和電路等.此外，對(duì)于有機(jī)半導(dǎo)體材料，人們可以通過(guò)改變分子結(jié)構(gòu)很容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)器件性能的調(diào)控，從而可以根據(jù)器件的應(yīng)用要求來(lái)設(shè)計(jì)有機(jī)半導(dǎo)體材料.低成本、大面積柔性顯示、柔性傳感器等領(lǐng)域的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，其前景非常廣闊。
[0003]在高度集成有機(jī)光電子學(xué)的迫切需求下，發(fā)光有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OLEFETs)獲得人們?cè)絹?lái)越多的重視，(OLEFETs)是一個(gè)新興的集成多種功能的光電器件，是由OLEDs和OFETs的基本結(jié)構(gòu)結(jié)合發(fā)展而來(lái)的，結(jié)合了場(chǎng)效應(yīng)管的電學(xué)控制特性和發(fā)光二極管的發(fā)光特性。與傳統(tǒng)OLED器件相比，OLEFETs的載流子迀移率更高，并且可以有效地降低激子猝滅。從原理上講，有三個(gè)電極的OLEFETs可以更好地控制載流子的的注入，從而提高器件的發(fā)光效率及發(fā)光強(qiáng)度。根據(jù)目前的研究成果可以預(yù)見(jiàn)，OLEFETs在簡(jiǎn)化平板顯示像素結(jié)構(gòu)方面有著極其可觀的前景，極有可能取代目前OTFT驅(qū)動(dòng)的液晶顯示與OLED顯示技術(shù)，應(yīng)用于大面積的柔性顯示中。另一方面，OLET還可能在集成電路的信號(hào)處理以及有機(jī)電致激光的研究等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0005]本發(fā)明提供的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括頂部柵電極(I)、頂部柵絕緣層(2)、場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體層(3)、空穴傳輸層(4)、發(fā)光層(5)、漏電極修飾層(6)、源電極(701)、漏電極(702)、柔性襯底(8);
[0006]其中:源電極、漏電極分別位于柔性襯底之上的兩側(cè)，漏電極修飾層覆蓋于漏電極之上，源電極和漏電極中間形成溝道;空穴傳輸層位于襯底和源電極之上，占據(jù)柔性襯底一半的表面面積;發(fā)光層位于襯底和覆蓋有漏電極修飾層的漏電極之上，占據(jù)柔性襯底的另一半的表面面積，空穴傳輸層和發(fā)光層邊緣相互接觸;場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體層、頂部柵絕緣層、頂部柵電極依此疊置于空穴傳輸層和發(fā)光層之上。其中頂部柵電極的材料為銀納米線，頂部柵絕緣層的材料為聚甲基丙烯酸甲酯，場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體層的材料為并五苯，空穴傳輸層的材料為NPB，發(fā)光層的材料為Alq3，漏電極修飾層的材料為L(zhǎng)iF，源電極的材料為金屬金，漏電極的材料為金屬鋁，柔性襯底的材料為苯二甲酸乙二酯。
[0007]本發(fā)明提供的制備上述一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管方法，包括如下步驟:
[0008](I)將柔性襯底分別放入甲醇、去離子水、異丙醇中超聲清洗lOmin，清洗過(guò)后用氮?dú)獯蹈桑?br>[0009](2)在柔性襯底上通過(guò)掩膜版制備源電極和漏電極，采用的工藝為真空熱蒸發(fā)，在制備好的漏電極上再制備一層漏電極修飾層；
[0010](3)在步驟(2)制備好的結(jié)構(gòu)上通過(guò)掩膜版制備空穴傳輸層，通過(guò)改變掩膜版位置再制備發(fā)光層，采用的工藝均為真空熱蒸發(fā)；
[0011](4)在步驟(3)制備好的結(jié)構(gòu)上制備一層并五苯，采用的工藝為真空熱蒸發(fā)，蒸發(fā)速率0.4埃/秒，真空腔內(nèi)壓強(qiáng)為5 X 10—4帕斯卡；
[0012](5)通過(guò)旋涂的方式制備頂部柵絕緣層，將聚甲基丙烯酸甲酯溶于乙酸乙酯配成4wt %的溶液，攪拌12小時(shí)，旋涂在步驟(3)制備好的結(jié)構(gòu)上，轉(zhuǎn)速為100rpm，時(shí)間為30s，將旋涂好的器件放入真空干燥箱中，120°C環(huán)境下干燥1h;
[0013](6)將銀納米線加入乙醇溶液中，配置3mg/ml的銀納米線溶液，并超聲震蕩使銀納米線在無(wú)水乙醇中均勾散布，并通過(guò)旋涂的方式制備頂部柵電極，旋涂速度為3000rpm，時(shí)間50s，旋涂好后的器件放入真空干燥箱中，在160°C環(huán)境下退火兩小時(shí)。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)分析:
[0015]由于NI3B的空穴傳輸性較好，從NI3B到并五苯?jīng)]有空穴勢(shì)皇，空穴很容易進(jìn)入并五苯層，然后沿著溝道到漏極，當(dāng)空穴克服在并五苯和Alq3之間較低的勢(shì)皇就能在垂直電場(chǎng)下漂移到Alq3膜，在Alq3和并五苯膜之間產(chǎn)生電子和空穴積累，在Alq3層，電子和空穴相遇產(chǎn)生激子，Alq3發(fā)光。發(fā)光區(qū)的位置受載流子復(fù)合區(qū)限制，受漏電極限制，但是不隨柵壓和源漏電壓改變。相比于并五苯的空穴迀移率，Alq3的電子迀移率較低，而且由于橫向電場(chǎng)比垂直電場(chǎng)或一個(gè)OLED場(chǎng)低三個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，電子和空穴不能在存在并五苯層的情況下在NPB和Alq3層橫向傳輸。器件在施加源漏電壓為常數(shù)，柵壓增加時(shí)，電荷密度增加，導(dǎo)致漏電流的增加，更多的空穴到Alq3層和電子復(fù)合，導(dǎo)致發(fā)光的增強(qiáng)。當(dāng)源漏電壓增加而柵壓不變時(shí)，由于漏電流增加更多空穴注入到NPB，在并五苯內(nèi)傳輸之后進(jìn)入Alq3，導(dǎo)致更多電子注入，最終更多激子在Alq3層產(chǎn)生，導(dǎo)致發(fā)光增強(qiáng)。
【【附圖說(shuō)明】】
[0016]圖1為本發(fā)明提供的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中，I為頂部柵電極、2為頂部柵絕緣層、3為場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體層、4為空穴傳輸層、5為發(fā)光層、6為漏電極修飾層、701為源電極、702為漏電極、8為柔性襯底。
[0018]圖2為本發(fā)明提供的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管的發(fā)光原理圖。
[0019]圖中，3為場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體層、4為空穴傳輸層、5為發(fā)光層、6為漏電極修飾層、701為源電極、702為漏電極、9為發(fā)光區(qū)域。
【【具體實(shí)施方式】】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]如圖2所示，一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管的發(fā)光原理，由于NPB的空穴傳輸性較好，從NPB到并五苯?jīng)]有空穴勢(shì)皇，空穴很容易進(jìn)入并五苯層，然后沿著溝道到漏極，當(dāng)空穴克服在并五苯和Alq3之間較低的勢(shì)皇就能在垂直電場(chǎng)下漂移到Alq3膜，在Alq3和并五苯膜之間產(chǎn)生電子和空穴積累，在Alq3層，電子和空穴相遇產(chǎn)生激子，Alq3發(fā)光。
[0022]本實(shí)施例按照下述步驟制備一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管:
[0023](I)將柔性襯底分別放入甲醇、去離子水、異丙醇中超聲清洗lOmin，清洗過(guò)后用氮?dú)獯蹈桑?br>[0024](2)在柔性襯底上通過(guò)掩膜版制備源電極和漏電極，采用的工藝為真空熱蒸發(fā)，源電極和漏電極的厚度均為lOOnm，在制備好的漏電極上再制備一層厚度為Inm的漏電極修飾層，中間溝道長(zhǎng)度和寬度分別為0.2mm和I Omm ；
[0025](3)在步驟(2)制備好的結(jié)構(gòu)上通過(guò)掩膜版制備空穴傳輸層，通過(guò)改變掩膜版位置再制備發(fā)光層，采用的工藝均為真空熱蒸發(fā)，空穴傳輸層和發(fā)光層的厚度為125nm;
[0026](4)在步驟(3)制備好的結(jié)構(gòu)上制備一層并五苯，采用的工藝為真空熱蒸發(fā)，厚度為50nm，蒸發(fā)速率0.4埃/秒，真空腔內(nèi)壓強(qiáng)為5 X 10—4帕斯卡；
[0027](5)通過(guò)旋涂的方式制備頂部柵絕緣層，將聚甲基丙烯酸甲酯溶于乙酸乙酯配成4wt %的溶液，攪拌12小時(shí)，旋涂在步驟(3)制備好的結(jié)構(gòu)上，轉(zhuǎn)速為100rpm，時(shí)間為30s，將旋涂好的器件放入真空干燥箱中，120 °C環(huán)境下干燥I Oh，測(cè)得厚度為400nm;
[0028](6)將銀納米線加入乙醇溶液中，配置3mg/ml的銀納米線溶液，并超聲震蕩使銀納米線在無(wú)水乙醇中均勾散布，并通過(guò)旋涂的方式制備頂部柵電極，旋涂速度為3000rpm，時(shí)間50s，旋涂好后的器件放入真空干燥箱中，在160°C環(huán)境下退火兩小時(shí)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，包括頂部柵電極(I)、頂部柵絕緣層(2)、場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體層(3)、空穴傳輸層(4)、發(fā)光層(5)、漏電極修飾層(6)、源電極(701)、漏電極(702)、柔性襯底(8); 其中:源電極、漏電極分別位于柔性襯底之上的兩側(cè)，漏電極修飾層覆蓋于漏電極之上，源電極和漏電極中間形成溝道;空穴傳輸層位于襯底和源電極之上，占據(jù)柔性襯底一半的表面面積;發(fā)光層位于襯底和覆蓋有漏電極修飾層的漏電極之上，占據(jù)柔性襯底的另一半的表面面積，空穴傳輸層和發(fā)光層邊緣相互接觸;場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體層、頂部柵絕緣層、頂部柵電極依次疊置于空穴傳輸層和發(fā)光層之上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的頂部柵電極的材料為銀納米線。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的頂部柵絕緣層的材料為聚甲基丙烯酸甲酯。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體層的材料為并五苯。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的空穴傳輸層的材料為NPB。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的發(fā)光層的材料為Alq3。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的漏電極修飾層的材料為L(zhǎng)iF。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的源電極的材料為金屬金，漏電極的材料為金屬鋁。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的柔性襯底的材料為苯二甲酸乙二酯。10.制備一種混合溝道的柔性有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將柔性襯底分別放入甲醇、去離子水、異丙醇中超聲清洗lOmin，清洗過(guò)后用氮?dú)獯蹈桑?(2)在柔性襯底上通過(guò)掩膜版制備源電極和漏電極，采用的工藝為真空熱蒸發(fā)，在制備好的漏電極上再制備一層漏電極修飾層； (3)在步驟(2)制備好的結(jié)構(gòu)上通過(guò)掩膜版制備空穴傳輸層，通過(guò)改變掩膜版位置再制備發(fā)光層，采用的工藝均為真空熱蒸發(fā)； (4)在步驟(3)制備好的結(jié)構(gòu)上制備一層并五苯，采用的工藝為真空熱蒸發(fā)，蒸發(fā)速率.0.4埃/秒，真空腔內(nèi)壓強(qiáng)為5 X 10—4帕斯卡； (5)通過(guò)旋涂的方式制備頂部柵絕緣層，將聚甲基丙烯酸甲酯溶于乙酸乙酯配成4wt%的溶液，攪拌12小時(shí)，旋涂在步驟(3)制備好的結(jié)構(gòu)上，轉(zhuǎn)速為100rpm，時(shí)間為30s，將旋涂好的器件放入真空干燥箱中，120°C環(huán)境下干燥1h; (6)將銀納米線加入乙醇溶液中，配置3mg/ml的銀納米線溶液，并超聲震蕩使銀納米線在無(wú)水乙醇中均勻散布，并通過(guò)旋涂的方式制備頂部柵電極，旋涂速度為3000rpm，時(shí)間 50s，旋涂好后的器件放入真空干燥箱中，在160°C環(huán)境下退火兩小時(shí)。
【文檔編號(hào)】H01L51/10GK105977381SQ201610527334
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】唐瑩, 丁思晗, 韋, 韋一, 彭應(yīng)全, 張璇, 錢(qián)宏昌, 楊玉環(huán)
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量大學(xué)