專利名稱：制造有機(jī)薄膜晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)薄膜晶體管以及制造方法。
背景技術(shù)：
晶體管可分為兩種主要類型雙極結(jié)晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管。兩種類型均具有包括三個(gè)電極的共同結(jié)構(gòu)，其具有在溝道區(qū)域中設(shè)置于其間的半導(dǎo)體材料。雙極結(jié)晶體管的三個(gè)電極稱為發(fā)射極、集電極和基極，而在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，三個(gè)電極稱為源極、漏極和柵極。由于在發(fā)射極和集電極之間的電流通過在基極和發(fā)射極之間流動(dòng)的電流進(jìn)行控制，因此雙極結(jié)晶體管可描述為電流操作器件。相反，由于源極和漏極之間流動(dòng)的電流通過柵極和源極之間的電壓進(jìn)行控制，因此場(chǎng)效應(yīng)晶體管可描述為電壓操作器件。根據(jù)是否包括分別傳導(dǎo)正電荷載流子(空穴)或負(fù)電荷載流子(電子)的半導(dǎo)體材料，晶體管也可分成ρ型和η型。半導(dǎo)體材料可根據(jù)其接收、傳導(dǎo)和給予電荷的能力進(jìn)行選擇。半導(dǎo)體材料接收、傳導(dǎo)和給予空穴或電子的能力可通過將材料摻雜而增強(qiáng)。用于源極和漏極的材料也可根據(jù)其接收和注入空穴或電子的能力進(jìn)行選擇。例如，P型晶體管器件可通過選擇在接收、傳導(dǎo)和給予空穴方面有效的半導(dǎo)體材料，以及選擇在從該半導(dǎo)體材料注入和接收空穴方面有效的源極和漏極材料而形成。電極中費(fèi)米能級(jí)與半導(dǎo)體材料的 HOMO(最高已占分子軌道)能級(jí)的良好能級(jí)匹配能增強(qiáng)空穴注入和接收。相反，η型晶體管器件可通過選擇在接收、傳導(dǎo)和給予電子方面有效的半導(dǎo)體材料，和選擇在向該半導(dǎo)體材料注入電子和自該半導(dǎo)體材料接收電子方面有效的源極和漏極材料而形成。電極中費(fèi)米能級(jí)與半導(dǎo)體材料的LUMO (最低未占分子軌道)能級(jí)的良好能級(jí)匹配能增強(qiáng)電子注入和接收。晶體管可通過沉積薄膜部件以形成薄膜晶體管來形成。當(dāng)有機(jī)材料用作這種器件中的半導(dǎo)體材料時(shí)，其稱為有機(jī)薄膜晶體管。有機(jī)薄膜晶體管的各種布置是已知的。一種該器件是絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其包括源極和漏極，具有溝道區(qū)域中設(shè)置于其間的半導(dǎo)體材料，包括與半導(dǎo)體材料相鄰設(shè)置的柵極和設(shè)置在柵極和溝道區(qū)域中的半導(dǎo)體材料之間的絕緣材料層。這種有機(jī)薄膜晶體管的一個(gè)實(shí)例于圖1中示出。所示結(jié)構(gòu)可沉積在基板(未示出)上并包括源極和漏極2、4，該源極和漏極通過位于其間的溝道區(qū)域6間隔。有機(jī)半導(dǎo)體(OSC)S沉積在溝道區(qū)域6中并可在源極和漏極2、4的至少一部分的上方延伸。介電材料的絕緣層10沉積在有機(jī)半導(dǎo)體8上方且可在源極和漏極2、4的至少一部分的上方延伸。 最后，柵極12沉積在絕緣層10上方。柵極12位于溝道區(qū)域6上方并可在源極和漏極2、4 的至少一部分的上方延伸。由于柵極位于器件的頂部側(cè)，因此上述結(jié)構(gòu)稱為頂柵有機(jī)薄膜晶體管?；蛘?，還已知的是在器件底部側(cè)上提供柵極以形成所謂的底柵有機(jī)薄膜晶體管。這種底柵有機(jī)薄膜晶體管的實(shí)例于圖2中示出。為了更清楚地示出圖1與圖2中所示結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，對(duì)于相應(yīng)部分使用相同的附圖標(biāo)記。圖2中示出的底柵結(jié)構(gòu)包括沉積在基板1上的柵極12，其上沉積有介電材料的絕緣層10。源極和漏極2、4沉積在介電材料的絕緣層10上方。源極和漏極2、4通過在柵極上方位于其間的溝道區(qū)域6間隔。有機(jī)半導(dǎo)體(OSC)S沉積在溝道區(qū)域6中并可在源極和漏極2、4的至少一部分的上方延伸?？梢酝ㄟ^在柵極施加電壓而改變溝道的電導(dǎo)率。這樣，可以使用施加的柵極電壓將晶體管開啟和關(guān)閉。對(duì)于給定的電壓可獲得的漏電流取決于器件的活性區(qū)域中(源極和漏極之間的溝道)的有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子遷移率。因而，為了以低的工作電壓獲得高的漏電流，有機(jī)薄膜晶體管必須在溝道區(qū)域中具有具有高遷移性載流子的有機(jī)半導(dǎo)體。有機(jī)薄膜晶體管的應(yīng)用目前受到有機(jī)半導(dǎo)體材料的相對(duì)較低的遷移率的限制。已發(fā)現(xiàn)，一種最有效的改善遷移率的方式是促使有機(jī)材料有序化和配向。薄膜晶體管中最高遷移率的有機(jī)半導(dǎo)體材料表現(xiàn)出顯著的有序化和結(jié)晶，這可以從光學(xué)顯微照相和X射線衍射看出。用于增強(qiáng)有機(jī)薄膜晶體管中的有機(jī)半導(dǎo)體的結(jié)晶的技術(shù)包括(i)在有機(jī)半導(dǎo)體的沉積后，有機(jī)薄膜晶體管的熱退火；以及(ii)設(shè)計(jì)有機(jī)半導(dǎo)體分子以使得有機(jī)半導(dǎo)體固有地具有在沉積后結(jié)晶的能力。用于增強(qiáng)有機(jī)薄膜晶體管器件中的結(jié)晶的上述方法存在一些問題。與熱退火技術(shù)相關(guān)的一個(gè)問題是必須將器件加熱。這會(huì)破壞器件的組件，提高制造商的能量成本，并提高制造這樣的器件所需的加工時(shí)間。與分子設(shè)計(jì)路線相關(guān)的一個(gè)問題是，設(shè)計(jì)具有提高的結(jié)晶能力的新分子是耗時(shí)且昂貴的。此外，改變有機(jī)半導(dǎo)體的分子結(jié)構(gòu)會(huì)有害地影響材料在得到的薄膜晶體管中的功能特性。此外，改變有機(jī)半導(dǎo)體的分子結(jié)構(gòu)會(huì)有害地影響材料在有機(jī)薄膜晶體管制造過程中的可加工性。例如，會(huì)影響材料的溶解性以使得材料變得難以使用沉積技術(shù)例如旋轉(zhuǎn)涂布和噴墨印刷進(jìn)行溶液加工。一些其它問題對(duì)于上述技術(shù)均存在。一個(gè)問題是這些技術(shù)均導(dǎo)致在整個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體層中結(jié)晶的提高?？赡懿幌Ｍ岣哂袡C(jī)薄膜晶體管的某些區(qū)域中的有機(jī)半導(dǎo)體的結(jié)晶度并因而提高其電導(dǎo)率，因?yàn)檫@可導(dǎo)致在下的和在上的金屬之間的電流泄露和短路問題。這樣，將會(huì)有利的是提供僅在有機(jī)薄膜晶體管的期望區(qū)域中提高有機(jī)半導(dǎo)體的結(jié)晶的方法。此外，這些技術(shù)均不能使得在半導(dǎo)體結(jié)晶時(shí)有機(jī)晶體的取向可容易地控制。這是重要的，因?yàn)橛袡C(jī)半導(dǎo)體的電導(dǎo)率對(duì)有機(jī)晶體的取向敏感。如果有機(jī)晶體發(fā)生配向，那么半導(dǎo)體的電導(dǎo)率將根據(jù)電流相對(duì)于有機(jī)晶體取向的方向而變化。在這一點(diǎn)上應(yīng)當(dāng)指出，最大電導(dǎo)的取向不一定平行于有機(jī)晶體的取向。也不一定垂直于有機(jī)晶體的取向。實(shí)際上，最大電導(dǎo)的方向?qū)⑷Q于晶體中的有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)。然而，對(duì)于具體的分子，這可以通過以多種不同的角度方向在材料中通電流并測(cè)量電導(dǎo)而測(cè)試。對(duì)于某些材料，甚至存在多個(gè)不同的獲得最大電導(dǎo)率的晶體取向，在位于其間的角度取向上存在局部最小電導(dǎo)率。不限于理論，通過有機(jī)半導(dǎo)體材料的傳導(dǎo)將通過兩種機(jī)理發(fā)生(1)沿著有機(jī)分子的傳導(dǎo)；和( 分子之間的分子間跳躍。因而，如果傳導(dǎo)的主要機(jī)理是沿著有機(jī)分子的， 那么最大電導(dǎo)的方向?qū)⑼喈?dāng)好地與分子取向配向?；蛘?，如果傳導(dǎo)的主要機(jī)理是在分子之間跳躍，那么最大電導(dǎo)的方向?qū)⑼鶎?duì)應(yīng)于電荷最容易從一個(gè)分子跳躍到下一個(gè)分子的方向。這將經(jīng)常是與分子取向更垂直的方向，這是由于在側(cè)面方向上相鄰分子之間的更好的□-軌道重疊。
這兩種機(jī)理的貢獻(xiàn)將取決于有機(jī)半導(dǎo)體的分子結(jié)構(gòu)。例如，如果使用很長鏈的半導(dǎo)體聚合物，那么可能以沿著有機(jī)分子的傳導(dǎo)為主。因而，如果聚合物具有與源極和漏極之間的距離相當(dāng)或者更長的鏈長，那么最大電導(dǎo)的方向?qū)⑼c沿著源極和漏極連線的平行方向配向的聚合物一致。然而，如果使用短得多的分子，那么分子間跳躍將開始占優(yōu)。在這種情況下，可能在“端點(diǎn)”分子之間存在很少的軌道重疊，在配向方向上的電導(dǎo)率可能低。因此，可能有益的是使晶體在垂直于源極和漏極連線的方向上取向。然而，這可能導(dǎo)致需要大量的分子間跳躍來使電荷在源極和漏極之間通過。因此，對(duì)于比源極和漏極之間的距離短得多的分子，以垂直于和平行于源極和漏極連線方向之間的某一角度傾斜的晶體取向?qū)?duì)應(yīng)于最大電導(dǎo)的取向。多個(gè)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)公開了用于控制有機(jī)薄膜晶體管的溝道區(qū)域中的有機(jī)半導(dǎo)體分子的取向的技術(shù)。下面討論這些文獻(xiàn)。EP 1 684 360 Al公開了有利的是控制有機(jī)半導(dǎo)體分子的取向以使得其主鏈的分子軸線相對(duì)于源極至漏極方向傾斜地取向。在制造具有上述配置的有機(jī)薄膜晶體管時(shí)，將共軛的有機(jī)半導(dǎo)體分子溶解于預(yù)定的溶劑中，并將溶液施加于基板上，在所述基板中形成平行于目標(biāo)取向方向的溝槽。EP 1 679 752 Al公開了下述的布置其中使用半導(dǎo)體材料和液晶材料的混合物形成有機(jī)薄膜晶體管的有機(jī)半導(dǎo)體層，該液晶材料用于控制半導(dǎo)體材料的取向。通過在預(yù)定方向(例如從源極至漏極的方向)上摩擦上述混合物將要沉積的表面而控制取向的方向。US 2007/0126003記載了可以使用自組裝單層膜控制有機(jī)薄膜晶體管的溝道區(qū)域中位于其上的有機(jī)半導(dǎo)體的取向。據(jù)記載，有機(jī)半導(dǎo)體分子在晶粒中規(guī)則地取向。還記載了在溝道區(qū)域中位于自組裝單層膜上的有機(jī)半導(dǎo)體分子與溝道區(qū)域外的未提供自組裝單層膜的部分中的分子相比具有更大的晶粒并具有更高的取向有序性。US 2007/0117298A1公開了使用化學(xué)接種制造有機(jī)薄膜晶體管的方法。記載了可以將疏液材料圍繞著溝道區(qū)域沉積，以將其后沉積的噴墨印刷的有機(jī)半導(dǎo)體容納在溝道區(qū)域中。還記載了可以在溝道區(qū)域中提供疏液圖案以便控制有機(jī)半導(dǎo)體膜的分子取向和結(jié)
曰
曰曰°US 2007/0012914A1公開了一種有機(jī)薄膜晶體管，其中在溝道區(qū)域中提供促進(jìn)結(jié)晶的層，有機(jī)半導(dǎo)體沉積于該層上。公開了有機(jī)半導(dǎo)體層至少含有具有有機(jī)硅烷結(jié)構(gòu)的卟啉并且促進(jìn)結(jié)晶的層包含至少一種聚硅氧烷化合物。促進(jìn)結(jié)晶的層被描述為具有均一的膜厚度。據(jù)稱通過硅氧烷結(jié)構(gòu)和有機(jī)硅烷結(jié)構(gòu)的組合的效果促進(jìn)了結(jié)晶。還公開了每個(gè)層可以從溶液沉積。有機(jī)半導(dǎo)體可以以前體形式沉積，并加熱以形成結(jié)晶的有機(jī)半導(dǎo)體層。據(jù)稱加熱步驟將在實(shí)現(xiàn)促進(jìn)結(jié)晶的功能方面發(fā)揮重要作用。US 2006/(^89859Α1公開了一種有機(jī)薄膜晶體管，其中通過提供包含絕緣聚合物和表面處理劑的混合物的柵絕緣層而改善有機(jī)半導(dǎo)體的結(jié)晶。絕緣聚合物和表面處理劑作為混合物從溶液沉積。給出十八烷基三氯硅烷作為表面處理劑的實(shí)例，并給出聚乙烯基酚作為絕緣聚合物的實(shí)例。還將交聯(lián)劑包括在混合物中，以使得當(dāng)將溶液沉積并干燥時(shí)各組分發(fā)生交聯(lián)。US 2006/0208266A1公開了一種有機(jī)薄膜晶體管，其中在沉積有機(jī)半導(dǎo)體層之前在溝道區(qū)域中提供緩沖層。該緩沖層被描述為用于確定在上的有機(jī)半導(dǎo)體的取向。該緩沖層被描述為由具有液晶核的有機(jī)聚合物材料制得。在沉積緩沖層之前，通過摩擦制備表面， 以使得緩沖層的分子在有機(jī)半導(dǎo)體沉積于其上之前以特定的方向取向。記載了可以通過制備前體材料的溶液、將這些材料從溶液沉積然后將這些材料聚合形成緩沖層而形成緩沖層。US 2006/01135326A1記載了一種有機(jī)薄膜晶體管，其包含液晶有機(jī)半導(dǎo)體材料。 在沉積有機(jī)半導(dǎo)體材料之前提供液晶配向?qū)印Ｓ涊d了液晶配向?qū)涌梢詾橐韵轮煌ㄟ^涂布聚酰亞胺基材料然后使其經(jīng)受摩擦處理而制備的層；具有極小的不均勻性、包含固化樹脂的層；或者具有極小的不均勻性、包含固化樹脂的層，其中使液晶配向?qū)雍突某蔀檎w。US 2005/0029514A1公開了一種有機(jī)薄膜晶體管，其中使用多個(gè)溝槽以使得在上的有機(jī)半導(dǎo)體在溝道區(qū)域中配向。從以上公開內(nèi)容可以看出，很多不同的研究組已進(jìn)行了大量工作，旨在改善有機(jī)薄膜晶體管中的有機(jī)半導(dǎo)體材料的結(jié)晶設(shè)置。然而，這些技術(shù)均沒有完全成功地消除電荷在有機(jī)薄膜晶體管的溝道區(qū)域中的有機(jī)半導(dǎo)體材料的晶體域之間跳躍的必要性。這是因?yàn)?，所有的技術(shù)均導(dǎo)致晶體的生長在溝道區(qū)域中的多個(gè)不同的點(diǎn)開始。結(jié)果，在溝道區(qū)域中生長多個(gè)晶體域，它們均沒有在源極至漏極的整個(gè)距離上伸展。因此，在源極和漏極之間流動(dòng)的任何電荷將不可避免地撞擊晶體域的邊界，并需要跳躍至相鄰的晶體域以繼續(xù)其行程。這樣的晶體域邊界提高對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體中的電流的抵抗，導(dǎo)致較低的電荷遷移率和較低的電導(dǎo)。本發(fā)明的實(shí)施方案的一個(gè)目的是解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供權(quán)利要求1-16所述的形成有機(jī)薄膜晶體管的方法。特別是，提供形成薄膜晶體管的方法，所述晶體管包含源極和漏極，其間具有溝道區(qū)域；柵極；位于源極和漏極以及柵極之間的介電層；以及至少位于源極和漏極之間的溝道區(qū)域中的有機(jī)半導(dǎo)體，所述方法包括在沉積有機(jī)半導(dǎo)體之前用用于引發(fā)結(jié)晶的一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)(結(jié)晶位點(diǎn))對(duì)溝道區(qū)域外的表面接種(seeding)；將有機(jī)半導(dǎo)體的溶液沉積到經(jīng)接種的表面上和溝道區(qū)域上，從而該有機(jī)半導(dǎo)體開始在該結(jié)晶位點(diǎn)或每個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)處形成晶體域，該晶體域或每個(gè)晶體域從其結(jié)晶位點(diǎn)穿過溝道區(qū)域沿著前進(jìn)的表面蒸發(fā)前沿所確定的方向生長；并施加能量以控制表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率，從而控制該晶體域或每個(gè)晶體域從溝道區(qū)域外的一個(gè)或結(jié)晶位點(diǎn)穿過溝道區(qū)域生長的方向和速率。對(duì)表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率的控制可以通過使有機(jī)半導(dǎo)體的溶液在結(jié)晶位點(diǎn)和溝道區(qū)域上流動(dòng)從而使晶體在溶液的流動(dòng)方向上生長而實(shí)現(xiàn)。例如，旋轉(zhuǎn)涂布可以用作沉積方法，其中晶體域在旋轉(zhuǎn)涂布過程中溶液的切向流動(dòng)方向上生長。該途徑的一個(gè)缺點(diǎn)是得到的晶體域?qū)⑹菑澢?，需要源極和漏極的相應(yīng)的配向。因此，在很多應(yīng)用中，線性流動(dòng)會(huì)是優(yōu)選的。作為提供有機(jī)半導(dǎo)體的流動(dòng)溶液的一種替代方案，可以通過在該結(jié)晶位點(diǎn)或每個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)上施加刮刀而獲得對(duì)表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率的控制，刮刀在溝道區(qū)域上移動(dòng)，從而迫使晶體在刮刀的移動(dòng)方向上生長。使用氣刀代替刮刀可以獲得類似的效果。可以將氣刀或刮刀加熱。另一種可能性是通過對(duì)該結(jié)晶位點(diǎn)或每個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)以及溝道區(qū)域施加溫度梯度以使該晶體域或每個(gè)晶體域在溫度梯度所確定的方向上生長，從而控制表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率。例如，可以將其上形成有機(jī)薄膜晶體管的基板在不同的區(qū)域加熱至不同的溫度。或者，可以控制該結(jié)晶位點(diǎn)或每個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)以及溝道區(qū)域上的環(huán)境溫度以施加溫度梯度。再一種替代方案是使用稱為溶液剪切沉積的技術(shù)。在該技術(shù)中，通過在沉積的有機(jī)半導(dǎo)體溶液的頂部上施加剪切基板并在晶體生長的目標(biāo)方向上拖拽該剪切基板而對(duì)溶液施加剪切力。優(yōu)選地，溝道區(qū)域具有潤濕性的表面并且剪切基板具有反潤濕性的表面。本發(fā)明的實(shí)施方案提供用于增強(qiáng)溝道區(qū)域中的有機(jī)半導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu)的技術(shù)，它通過如下方式實(shí)現(xiàn)確保晶體域的生長在溝道區(qū)域外的固定位置開始，然后沿著目標(biāo)方向穿過溝道區(qū)域前進(jìn)，以使得溝道區(qū)域中的晶體域在溝道的整個(gè)長度上延伸。通過這種布置，電荷可以在源極和漏極之間流動(dòng)而不撞擊晶體邊界，并避免電荷在晶體域之間跳躍的必要。這樣的布置因而提高源極和漏極之間的電導(dǎo)和電荷遷移率。此外，該技術(shù)提高對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體的晶體取向的控制，而不需要有機(jī)半導(dǎo)體材料的分子結(jié)構(gòu)的改變，從而避免了設(shè)計(jì)新的分子所用的時(shí)間和費(fèi)用。此外，由于有機(jī)半導(dǎo)體的分子結(jié)構(gòu)的改變而可能發(fā)生的對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體材料的功能和加工性能的有害影響得以避免。例如，可以針對(duì)其功能和加工性能選擇已知的有機(jī)半導(dǎo)體，然后，當(dāng)其沉積于有機(jī)薄膜晶體管的溝道區(qū)域中時(shí)，可以使用本發(fā)明的技術(shù)以提高該材料的結(jié)晶度。此外，本發(fā)明的實(shí)施方案提供僅在有機(jī)薄膜晶體管的期望區(qū)域例如溝道區(qū)域中和源極和漏極上提高有機(jī)半導(dǎo)體的結(jié)晶的方法。如上所述，可能不希望在器件的所有區(qū)域中提高有機(jī)半導(dǎo)體的結(jié)晶度從而提高電導(dǎo)率，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致器件側(cè)面的電流泄露以及在下和在上的金屬之間的短路問題。通過使用本發(fā)明的接種和控制技術(shù)，可以將晶體取向的提高局限在源極和漏極上以及溝道區(qū)域中，使得有機(jī)半導(dǎo)體在該區(qū)域中相對(duì)于該器件的其它區(qū)域具有更高的電導(dǎo)率。因此，可以降低電流泄露和短路問題。根據(jù)某些實(shí)施方案，在溝道區(qū)域的源極側(cè)或漏極側(cè)上或者在兩者上提供該一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)。該一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)可以提供于或者實(shí)際上位于源極和漏極之一上。該晶體域或每個(gè)晶體域可以在源極和漏極之間的溝道區(qū)域的整個(gè)長度上延伸。例如，該晶體域可以為伸長的形狀并在與源極和漏極的連線平行的方向上延伸。然而，應(yīng)當(dāng)指出，晶體域中最大電導(dǎo)的方向不一定與晶體域的長軸一致，原因如以上在背景技術(shù)部分中所述。晶體域中的傳導(dǎo)仍將包括沿著分子的傳導(dǎo)和分子之間的分子間跳躍兩者。因而，通過使用本發(fā)明，也可以使晶體域取向以使得晶體域的最大電導(dǎo)的軸線與直接連接源極和漏極的假想線(即沿著運(yùn)行時(shí)源極和漏極之間的電流流動(dòng)方向)基本上平行。優(yōu)選地，最大電導(dǎo)的軸線沿著源極和漏極連線的+20°或-20°方向配向，更優(yōu)選+10° 或-10°，更優(yōu)選+5°或-5°。對(duì)于具體的有機(jī)材料，可以通過使電流以不同的角度方向通過晶體域并測(cè)量電導(dǎo)而容易地找到晶體域的最大電導(dǎo)的軸線。對(duì)于某些材料，甚至可能存在多個(gè)不同的獲得最大電導(dǎo)率的取向，在其間的角度方向上具有局部最小值。在這種情況下，使最大電導(dǎo)的軸線之一沿著與直接通過源極和漏極之間的線基本平行的方向取向。可以提供多個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)，多個(gè)晶體域的每一個(gè)有一個(gè)。或者，可以提供僅僅單個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)。然而，該單個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)可以是長形的，并鄰近溝道區(qū)域的一側(cè)延伸，使得可以從沿著單個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)的不同的點(diǎn)生長出多個(gè)晶體域。結(jié)晶位點(diǎn)可以包含一個(gè)或多個(gè)物理結(jié)構(gòu)。例如，該物理結(jié)構(gòu)可以包含沉積有機(jī)半導(dǎo)體的表面中的一個(gè)或多個(gè)凹陷。該凹陷可以例如通過將印章壓入表面中而形成。該表面可以用材料預(yù)處理，然后可以壓印以形成凹陷?；蛘?，可以通過在有機(jī)半導(dǎo)體沉積的表面上形成凸起的圖案而提供該物理結(jié)構(gòu)。例如，可以從印章轉(zhuǎn)移圖案化層。該物理結(jié)構(gòu)可以為沿著溝道區(qū)域一側(cè)延伸的溝槽或脊，例如在源極和漏極上或者鄰近源極和漏極。作為用物理結(jié)構(gòu)對(duì)溝道中的表面接種的替代方案，可以使用化學(xué)途徑將表面接種。可以通過局部的潤濕或反潤濕域而形成結(jié)晶位點(diǎn)。溝道區(qū)域的源極和漏極側(cè)的局部的反潤濕域可以是特別有利的，因?yàn)樗鼈兛梢杂糜趯⒂袡C(jī)半導(dǎo)體容納在器件的活性區(qū)域中， 并且也可以用作晶體域的結(jié)晶開始和停止點(diǎn)。根據(jù)一種布置，該有機(jī)薄膜晶體管是底柵有機(jī)薄膜晶體管，并且該方法包括在基板上形成柵極；在柵極上形成介電層；在介電層上形成源極和漏極，該源極和漏極被其間的位于柵極上的溝道區(qū)域間隔開；用一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)對(duì)溝道區(qū)域外的表面接種；將有機(jī)半導(dǎo)體的溶液沉積到經(jīng)接種的表面上和溝道區(qū)域上；并控制表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率，從而控制該晶體域或每個(gè)晶體域從溝道區(qū)域外的一個(gè)或結(jié)晶位點(diǎn)穿過溝道區(qū)域生長的方向和速率。根據(jù)一種替代性的布置，該有機(jī)薄膜晶體管是頂柵有機(jī)薄膜晶體管，并且該方法包括在基板上形成源極和漏極，該源極和漏極被其間的溝道區(qū)域間隔開；用一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)對(duì)溝道區(qū)域外的表面接種；將有機(jī)半導(dǎo)體的溶液沉積到經(jīng)接種的表面上和溝道區(qū)域上；控制表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率，從而控制該晶體域或每個(gè)晶體域從溝道區(qū)域外的一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)穿過溝道區(qū)域生長的方向和速率；在有機(jī)半導(dǎo)體上形成介電層； 并將柵極沉積于介電層上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供權(quán)利要求17-23中所述的有機(jī)薄膜晶體管。優(yōu)選地根據(jù)上述方法形成，該有機(jī)薄膜晶體管包含源極和漏極，其間具有溝道區(qū)域；柵極；位于源極和漏極以及柵極之間的介電層，其中溝道區(qū)域外的表面包含一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)，并且有機(jī)半導(dǎo)體位于該一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)上以及源極和漏極之間的溝道區(qū)域上，該有機(jī)半導(dǎo)體包含一個(gè)或多個(gè)晶體域，所述晶體域從該一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)在溝道區(qū)域上延伸。各個(gè)晶體域可以由單個(gè)晶體或者配向的多個(gè)晶體組成。


下面將通過僅為實(shí)例的方式參照附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中在附圖中圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)布置的頂柵有機(jī)薄膜晶體管結(jié)構(gòu)；圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)布置的底柵有機(jī)薄膜晶體管結(jié)構(gòu)；圖3說明根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案在形成有機(jī)薄膜晶體管時(shí)包含的方法步驟；圖4示出圖3的方法中的中間產(chǎn)品的平面圖5說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的有機(jī)薄膜晶體管；圖6說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的有機(jī)薄膜晶體管；圖7至9示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的相繼的中間產(chǎn)品的平面圖。
具體實(shí)施例方式圖3中示意性地示出了如何實(shí)施本發(fā)明技術(shù)的一個(gè)實(shí)例方法。在步驟1中，通過在基板1上形成源極和漏極2、4而最初地制備基板1。在步驟2中，與源極和漏極2、4鄰近地在基板1上形成結(jié)晶位點(diǎn)14、16。結(jié)晶位點(diǎn) 14、16可以包含反潤濕材料例如Teflon 。在步驟3中，沉積有機(jī)半導(dǎo)體8的溶液。有機(jī)半導(dǎo)體材料可以是可溶液加工的，以使得它可以通過例如噴墨印刷從溶液沉積。有機(jī)半導(dǎo)體材料可以包含小分子有機(jī)半導(dǎo)體、 聚合物或樹枝狀化合物?，F(xiàn)有技術(shù)中已知很多這樣的半導(dǎo)體材料。在步驟4中，當(dāng)有機(jī)半導(dǎo)體8的溶液仍然濕潤時(shí)，在溶液上放置剪切基板18，并沿圖中箭頭所示的源極至漏極的方向拖拽。這導(dǎo)致晶體域從結(jié)晶位點(diǎn)14向結(jié)晶位點(diǎn)16生長， 形成步驟5中所示的結(jié)構(gòu)。最后，在步驟6中通過沉積介電層10以及其上的柵極12而完成器件的制作(這是頂柵晶體管結(jié)構(gòu))。電極可以使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它簡單的圖案化技術(shù)而印刷或沉積。介電材料可以是可溶液加工的。例如，介電層可以是有機(jī)光致抗蝕劑例如聚酰亞胺，它可以容易地旋轉(zhuǎn)涂布和圖案化?；蛘?，介電層可以是無機(jī)材料例如Si02。
具有有序化和結(jié)晶傾向的有機(jī)半導(dǎo)體是優(yōu)選的。含有高沸點(diǎn)溶劑的有機(jī)半導(dǎo)體配制劑也是優(yōu)選的，因?yàn)檫@為晶體域生長過程中分子的再排列提供更長的時(shí)間窗。例如，具有 100°C至200°C范圍內(nèi)的沸點(diǎn)的溶劑是優(yōu)選的，更優(yōu)選1500C和200°C之間，最優(yōu)選約175°C。 這將取決于使用的沉積方法的類型。該溶液的濃度優(yōu)選在0.5%至5%范圍內(nèi)，更優(yōu)選至2%，最優(yōu)選約2%。對(duì)于旋涂OSC溶液，約2%的濃度是優(yōu)選的。其它沉積技術(shù)可要求略微更高或更低的濃度。也控制干燥溫度以保證有機(jī)半導(dǎo)體的溶液在其流體狀態(tài)下保持晶體域生長所需的足夠的時(shí)間。干燥溫度可以在25°C至100°C范圍內(nèi)，更優(yōu)選25°C至50°C，最優(yōu)選約25°C。 這將取決于使用的溶劑體系。為了形成產(chǎn)生取向的晶體生長的前進(jìn)的干燥前沿，干燥速率有利地等于有機(jī)半導(dǎo)體的溶液的流動(dòng)速率/剪切速率。優(yōu)選地，干燥時(shí)間在10秒至10分鐘范圍內(nèi)，更優(yōu)選20 秒至5分鐘，更優(yōu)選40秒至4分鐘。通常，對(duì)于有源矩陣底板基板，使用幾十秒至幾分鐘范圍內(nèi)的涂布時(shí)間。在步驟4中，溶解于溶液中的分子開始在成核位點(diǎn)14處結(jié)晶。該實(shí)施方案使用具有大不相同的潤濕性能的表面圖案之間的邊界作為優(yōu)選的成核位點(diǎn)，以局部地誘導(dǎo)從溶液沉積的有機(jī)半導(dǎo)體的結(jié)晶。從反潤濕區(qū)域發(fā)生快速的反潤濕。該效果與剪切力的施加相結(jié)合導(dǎo)致有機(jī)半導(dǎo)體的溶液在反潤濕區(qū)域的邊界變薄。這導(dǎo)致干燥過程的局部加速和晶種在反潤濕邊界的局部性生成(成核)。溶劑的蒸發(fā)導(dǎo)致濃度梯度的形成，其中有機(jī)半導(dǎo)體濃度在可潤濕性邊界處最高，并沿著剪切力的方向降低。結(jié)果，從反潤濕邊界處最初形成的晶種
10開始發(fā)生晶體生長，并沿著施加的剪切力的方向行進(jìn)。最初的晶種可以是帶狀的。然而，隨著與反潤濕邊界的距離的增加，這些OSC晶體帶融合成單一的晶體域。通過以相對(duì)于晶體管源極和漏極的合適的取向和距離形成可潤濕性邊界，可以產(chǎn)生橋接于晶體管溝道上的大的單晶有機(jī)半導(dǎo)體晶體。因此，通過限定優(yōu)選的成核位點(diǎn)，本發(fā)明使得可以控制結(jié)晶開始的位置，即得到的晶體所源于的確切位置。此外，除了限定晶體起源的位置，剪切力的施加產(chǎn)生取向效應(yīng)，從而使晶體平行于剪切力方向生長。最后，除了限定晶體起源的位置和晶體的取向，本發(fā)明使得可以依賴以下參數(shù)控制晶體的尺寸/大小(1)潤濕和反潤濕區(qū)的面積大小和形狀，所述潤濕和反潤濕區(qū)限定發(fā)生優(yōu)選的成核的邊界；( 有機(jī)半導(dǎo)體的溶液的濃度和溶劑的沸點(diǎn)；以及C3)施加的剪切力的幅度。本發(fā)明可以應(yīng)用于有機(jī)薄膜晶體管的制造，以便控制(1)小分子有機(jī)半導(dǎo)體例如TIPS并五苯(6，13-雙(三異丙基-甲硅烷基乙炔基)并五苯)的晶體位置/起源；(2) 得到的有機(jī)半導(dǎo)體晶體的尺寸和大小；以及(3)得到的有機(jī)半導(dǎo)體相對(duì)于有機(jī)薄膜晶體管中的源極和漏極的取向。由于小分子有機(jī)半導(dǎo)體膜中的載流子遷移率嚴(yán)重取決于晶體形貌，這些實(shí)施方式可得到給定的有機(jī)半導(dǎo)體材料的遷移率的提高，以及改善的再現(xiàn)性，即降低對(duì)于具有給定溝道長度的有機(jī)薄膜晶體管器件獲得的遷移率值的分散性。圖4示出了圖3的步驟5中所示的中間產(chǎn)品的平面圖。有機(jī)半導(dǎo)體8的晶體域在源極和漏極2、4之間的溝道區(qū)域上從反潤濕區(qū)域14向反潤濕區(qū)域16延伸。圖5示出了圖3的步驟6中所示的布置的略微修改的形式。在圖5中所示的布置中，在源極和漏極2、4上形成結(jié)晶位點(diǎn)14、16，而不是在基板1上與源極和漏極2、4相鄰地形成。圖5示出了頂柵有機(jī)薄膜晶體管。相反，圖6示出了底柵有機(jī)薄膜晶體管。在這種情況下，在基板1上形成柵極12，在柵極上形成介電層10，并在介電層10上形成源極和漏極2、4。源極和漏極2、4通過在柵極12上方位于其間的溝道區(qū)域間隔開。成核位點(diǎn)14、 16形成于源極和漏極2、4上并且有機(jī)半導(dǎo)體8的溶液沉積于溝道區(qū)域和成核位點(diǎn)上，然后如上所述在干燥過程中施加剪切力。圖7至9示出相繼的中間產(chǎn)品的平面圖，其根據(jù)一種將多個(gè)有機(jī)薄膜晶體管一起形成于公共基板1上的方法。如圖7所示，將源極和漏極2、4與結(jié)晶位點(diǎn)14、16 —起沉積于基板上。在圖7中，對(duì)五個(gè)有機(jī)薄膜晶體管器件提供五組相對(duì)的源極和漏極2、4。如圖8所示，然后將有機(jī)半導(dǎo)體的溶液沉積于每對(duì)源極和漏極之間。如果對(duì)結(jié)晶位點(diǎn)14、16使用反潤濕材料，那么這有助于將半導(dǎo)體材料的溶液容納在期望的區(qū)域中。然后將剪切基板置于基板1上以在每個(gè)器件區(qū)中接觸有機(jī)半導(dǎo)體的溶液。沿著源極-漏極方向拖拽該剪切基板，形成圖9中所示的晶體域結(jié)構(gòu)。 然后可以通過沉積介電層和柵極而完成每個(gè)器件的制作。然后可以通過劃分并切斷器件之間的基板而將五個(gè)晶體管分離。 下面討論根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的有機(jī)薄膜晶體管(OTFTs)的其它特征。
基板基板可為剛性的或柔性的。剛性基板可選自玻璃或硅，柔性基板可包括薄的玻璃或塑料，如聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)PEN、聚碳酸酯和聚酰亞胺。有機(jī)半導(dǎo)體材料可通過使用合適的溶劑而變得可溶液加工。示例性的溶劑包括單烷基苯或多烷基苯，例如甲苯和二甲苯；四氫化萘；和氯仿。溶液沉積技術(shù)包括旋涂和噴墨印刷。其他溶液沉積技術(shù)包括噴涂、浸涂、輥印和絲網(wǎng)印刷。有機(jī)半導(dǎo)體材料有機(jī)半導(dǎo)體材料包括小分子例如任選地取代的并五苯；任選地取代的聚合物例如聚亞芳基類，特別是聚芴和聚噻吩；以及低聚物?？梢允褂貌牧系幕旌衔铮ú煌牧项愋偷幕旌衔?例如聚合物和小分子的混合物)。ρ型有機(jī)半導(dǎo)體材料的實(shí)例包括并五苯的可溶衍生物例如6，13-雙(三異丙基-甲硅烷基乙炔基)并五苯(TIPS-并五苯)；以及雙噻吩蒽的可溶衍生物例如氟化的5， 11-雙(三乙基甲硅烷基乙炔基)雙噻吩蒽(diF-TESADT)。更一般地并苯類的可溶衍生物例如并四苯、篇、并五苯、芘、茈、六苯并苯、苯并二噻吩、雙噻吩蒽和其它稠合的芳族和雜芳族烴；酞菁銅的可溶衍生物，雙酞菁镥，或者其它卟啉和酞菁化合物金屬配合物；以及下列雜環(huán)聚合物和共軛烴的可溶的、合適地取代的低聚物(四聚體-六聚體)聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚呋喃、聚吡啶、聚噻吩乙烯撐。η型有機(jī)半導(dǎo)體材料的實(shí)例包括可溶的亞甲基富勒烯[60]，例如W，6]_苯基-C61-丁酸酯([60JPCBM)；可溶的亞甲基富勒烯[70]，例如[6，6]-苯基-C71-丁酸甲酯 ([70JPCBM)；萘二甲酰亞胺和萘二甲酸酐的可溶衍生物；以及二氰基茈-3，4:9，10-雙(二甲酰亞胺)的可溶衍生物。源極和漏極對(duì)于ρ溝道0TFT，優(yōu)選地，源極和漏極包含高功函數(shù)材料，優(yōu)選具有大于3. 5eV的功函數(shù)的金屬，例如金、鉬、鈀、鉬、鎢、銀或鉻。更優(yōu)選地，該金屬具有4. 5至5. 5eV范圍內(nèi)的功函數(shù)。也可以使用其它合適的化合物、合金和氧化物，例如三氧化鉬和氧化銦錫。源極和漏極可以如現(xiàn)有技術(shù)中所知通過熱蒸發(fā)進(jìn)行沉積并使用標(biāo)準(zhǔn)光刻和剝離技術(shù)形成圖案?；蛘撸梢猿练e導(dǎo)電聚合物作為源極和漏極。這樣的導(dǎo)電聚合物的一個(gè)實(shí)例為聚 (亞乙基二氧噻吩)(PEDOT)，但是現(xiàn)有技術(shù)中也已知其它導(dǎo)電聚合物。這樣的導(dǎo)電聚合物可以使用例如旋涂或噴墨印刷技術(shù)以及以上討論的其它溶液沉積技術(shù)從溶液沉積。對(duì)于η溝道0TFT，優(yōu)選地，源極和漏極包含具有小于3. 5eV的功函數(shù)的材料，例如金屬，例如鈣或鋇，或者金屬化合物的薄層，特別是堿金屬或堿土金屬的氧化物或氟化物， 例如氟化鋰、氟化鋇和氧化鋇?；蛘?，可以沉積導(dǎo)電聚合物作為源極和漏極。為了易于制造，源極和漏極優(yōu)選由相同的材料形成。然而，可以理解，源極和漏極可以由不同的材料形成，以分別優(yōu)化電荷注入和引出。在源極和漏極之間限定的溝道的長度可以最高達(dá)500微米，但是優(yōu)選地該長度小于200微米，更優(yōu)選小于100微米，最優(yōu)選小于20微米。柵極柵極可以選自多種導(dǎo)電材料，例如金屬(例如金)或金屬化合物(例如氧化銦錫)?；蛘?，可以沉積導(dǎo)電聚合物作為柵極。這樣的導(dǎo)電聚合物可以使用例如旋涂或噴墨印刷技術(shù)以及以上討論的其它溶液沉積技術(shù)從溶液沉積。柵極、源極和漏極的厚度可以在5-200nm范圍內(nèi)，但是通常按原子力顯微鏡(AFM) 測(cè)量為例如50nm。絕緣層絕緣層包含介電材料，該介電材料選自具有高電阻系數(shù)的絕緣材料。電介質(zhì)的介電常數(shù)k通常為約2-3，但是具有高的k值的材料是可取的，因?yàn)閷?duì)于OTFT可獲得的電容與 k成正比并且漏電流Id與電容成正比。因而，為了以低的操作電壓獲得高的漏電流，優(yōu)選在溝道區(qū)域具有薄的介電層的0TFT。介電材料可以是有機(jī)或無機(jī)材料。優(yōu)選的無機(jī)材料包括Si02、SiNx和旋涂玻璃 (SOG)。優(yōu)選的有機(jī)材料通常是聚合物，包括絕緣聚合物例如聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，丙烯酸酯例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和苯并環(huán)丁烷類(BCBs)，它們可從Dow Corning獲得。其它實(shí)例包括含氟溶劑中的含氟聚合物。絕緣層可以由材料的混合物形成或者包含多層結(jié)構(gòu)。介電材料可以通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的熱蒸發(fā)、真空處理或者層積技術(shù)進(jìn)行沉積。 或者，介電材料可以使用例如旋涂或噴墨印刷技術(shù)以及以上討論的其它溶液沉積技術(shù)從溶液沉積。如果介電材料從溶液沉積到有機(jī)半導(dǎo)體上，它不應(yīng)當(dāng)導(dǎo)致有機(jī)半導(dǎo)體的溶解。類似地，如果有機(jī)半導(dǎo)體從溶液沉積到介電材料上，介電材料不應(yīng)當(dāng)溶解。避免這種溶解的技術(shù)包括使用正交溶劑，也就是使用用于沉積最上層、不溶解下層的溶劑；以及使下層交聯(lián)。絕緣層的厚度優(yōu)選小于2微米，更優(yōu)選小于500nm。其它層其它層可以包括在器件結(jié)構(gòu)中。例如，自組裝單層(SAM)可以沉積在柵極、源極或漏極、基板、絕緣層和有機(jī)半導(dǎo)體材料上以在需要時(shí)提高結(jié)晶度、降低接觸電阻、修補(bǔ)表面特性和提高粘合性。特別是，可以為溝道區(qū)中的介電表面提供包含結(jié)合區(qū)和有機(jī)區(qū)的單層， 以改善器件性能，例如通過改善有機(jī)半導(dǎo)體的形貌(特別是聚合物配向和結(jié)晶度)和覆蓋電荷陷阱，特別是對(duì)于高k介電表面。用于這種單層的示例性材料包括具有長的烷基鏈的氯硅烷或烷氧基硅烷，例如十八烷基三氯硅烷。類似地，可以為源極和漏極提供SAM以改善有機(jī)半導(dǎo)體和電極之間的接觸。例如，可以為金SD電極提供SAM，該SAM包含硫醇結(jié)合基團(tuán)和用于改善接觸的基團(tuán)，該基團(tuán)可以是具有高偶極矩的基團(tuán)；摻雜劑；或者共軛結(jié)構(gòu)部分。OTFT 應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的OTFT具有廣泛的可能的應(yīng)用。一種這樣的應(yīng)用是驅(qū)動(dòng)光學(xué)器件(優(yōu)選有機(jī)光學(xué)器件)中的像素。這種光學(xué)器件的實(shí)例包括光響應(yīng)器件，特別是光電檢測(cè)器，以及發(fā)光器件，特別是有機(jī)發(fā)光器件。OTFT特別適合用于有源矩陣有機(jī)發(fā)光器件，例如用于顯示器應(yīng)用中。盡管已參照優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的展示和說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，可以在其中進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的多種變化而不偏離所附的權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.形成有機(jī)薄膜晶體管的方法，所述晶體管包含源極和漏極，其間具有溝道區(qū)域；柵極；位于源極和漏極以及柵極之間的介電層；以及至少位于源極和漏極之間的溝道區(qū)域中的有機(jī)半導(dǎo)體，所述方法包括在沉積該有機(jī)半導(dǎo)體之前用用于引發(fā)結(jié)晶的一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)對(duì)溝道區(qū)域外的表面接種；將有機(jī)半導(dǎo)體的溶液沉積到經(jīng)接種的表面上和溝道區(qū)域上，從而該有機(jī)半導(dǎo)體開始在所述位點(diǎn)或每個(gè)所述位點(diǎn)處形成晶體域，該晶體域或每個(gè)晶體域從其結(jié)晶位點(diǎn)穿過溝道區(qū)域沿著前進(jìn)的表面蒸發(fā)前沿所確定的方向生長；并且施加能量以控制表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率，從而控制該晶體域或每個(gè)晶體域從溝道區(qū)域外的該一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)穿過溝道區(qū)域生長的方向和速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中施加能量以控制表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率通過使有機(jī)半導(dǎo)體的溶液在用于引發(fā)結(jié)晶的位點(diǎn)和溝道區(qū)域上流動(dòng)從而使該晶體域或每個(gè)晶體域在溶液的流動(dòng)方向上生長而實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中施加能量以控制表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率通過在用于引發(fā)結(jié)晶的該位點(diǎn)或者每個(gè)位點(diǎn)上施加刮刀或氣刀而實(shí)現(xiàn)，刮刀或氣刀在溝道區(qū)域上移動(dòng)，從而該晶體域或每個(gè)晶體域在刮刀或氣刀的移動(dòng)方向上生長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中施加能量以控制表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率通過對(duì)用于引發(fā)結(jié)晶的該位點(diǎn)或者每個(gè)位點(diǎn)以及溝道區(qū)域施加溫度梯度從而該晶體域或每個(gè)晶體域在溫度梯度所確定的方向上生長而實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中施加能量以控制表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率通過在有機(jī)半導(dǎo)體溶液的頂部上施加剪切基板并在晶體域生長的目標(biāo)方向上拖拽該剪切基板從而該晶體域或每個(gè)晶體域在剪切基板的移動(dòng)方向上生長而實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中溝道區(qū)域具有潤濕性的表面并且剪切基板具有反潤濕性的表面。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的方法，其中在溝道區(qū)域的源極側(cè)或漏極側(cè)上或者在兩者上提供用于引發(fā)結(jié)晶的該一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中用于引發(fā)結(jié)晶的該一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)在源極上、漏極上或者源極和漏極兩者上提供，或者與源極、漏極或者源極和漏極兩者相鄰地提供。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的方法，其中通過反潤濕材料的邊界提供用于引發(fā)結(jié)晶的該一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的方法，其中該晶體域或每個(gè)晶體域從其結(jié)晶位點(diǎn)穿過源極和漏極之間的溝道區(qū)域的整個(gè)長度生長。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的方法，其中該晶體域或每個(gè)晶體域具有沿著直接連接源極和漏極的假想線的+20°或-20°方向配向的最大電導(dǎo)軸線。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的方法，其中有機(jī)半導(dǎo)體的溶液包含具有100°C至 200°C范圍內(nèi)的沸點(diǎn)的溶劑。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的方法，其中有機(jī)半導(dǎo)體的溶液具有在0.5%至5%范圍內(nèi)的有機(jī)半導(dǎo)體濃度。
14.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的方法，其中將控制步驟過程中的環(huán)境溫度控制在·25°C至100°C范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中將受控的環(huán)境溫度施加10秒至10分鐘范圍內(nèi)的時(shí)間。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的方法，其中該晶體域或者每個(gè)晶體域由單晶組成。
17.有機(jī)薄膜晶體管，其包含 源極和漏極，其間具有溝道區(qū)域； 柵極；位于源極和漏極以及柵極之間的介電層；和有機(jī)半導(dǎo)體層，其中溝道區(qū)域外的表面包含用于引發(fā)結(jié)晶的一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)，并且有機(jī)半導(dǎo)體位于該一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)上以及源極和漏極之間的溝道區(qū)域上，該有機(jī)半導(dǎo)體包含一個(gè)或多個(gè)晶體域，所述晶體域從該一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)在溝道區(qū)域上延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的有機(jī)薄膜晶體管，其中在溝道區(qū)域的源極側(cè)或漏極側(cè)上或者在兩者上提供用于引發(fā)結(jié)晶的該一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的有機(jī)薄膜晶體管，其中用于引發(fā)結(jié)晶的該一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)在源極上、漏極上或者源極和漏極兩者上提供，或者與源極、漏極或者源極和漏極兩者相鄰地提 {共。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19任意之一的有機(jī)薄膜晶體管，其中通過反潤濕材料的邊界提供用于引發(fā)結(jié)晶的該一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17-20任意之一的有機(jī)薄膜晶體管，其中該晶體域或每個(gè)晶體域從其結(jié)晶位點(diǎn)穿過源極和漏極之間的溝道區(qū)域的整個(gè)長度延伸。
22.根據(jù)權(quán)利要求17-21任意之一的有機(jī)薄膜晶體管，其中該晶體域或每個(gè)晶體域具有沿著直接連接源極和漏極的假想線的+20°或-20°方向配向的最大電導(dǎo)軸線。
23.根據(jù)權(quán)利要求17-22任意之一的有機(jī)薄膜晶體管，其中該晶體域或者每個(gè)晶體域由單晶組成。
24.有機(jī)發(fā)光器件，其包含權(quán)利要求17-23任意之一的有機(jī)薄膜晶體管。
全文摘要
形成有機(jī)薄膜晶體管的方法，該方法包括在沉積該有機(jī)半導(dǎo)體之前用一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)對(duì)溝道區(qū)域外的表面接種；將有機(jī)半導(dǎo)體的溶液沉積到經(jīng)接種的表面上和溝道區(qū)域上，從而該有機(jī)半導(dǎo)體開始在該結(jié)晶位點(diǎn)或每個(gè)結(jié)晶位點(diǎn)處形成晶體域，該晶體域或每個(gè)晶體域從其結(jié)晶位點(diǎn)穿過溝道區(qū)域沿著前進(jìn)的表面蒸發(fā)前沿所確定的方向生長；并且施加能量以控制表面蒸發(fā)前沿的移動(dòng)方向和速率，從而控制該晶體域或每個(gè)晶體域從溝道區(qū)域外的一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)穿過溝道區(qū)域生長的方向和速率。
文檔編號(hào)H01L51/00GK102396085SQ201080016972
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者T·庫勒 申請(qǐng)人:劍橋顯示技術(shù)有限公司