專(zhuān)利名稱(chēng)：具有改進(jìn)開(kāi)/關(guān)電流比和可控閾移的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法
具有改進(jìn)開(kāi)/關(guān)電流比和可控閾移的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管本發(fā)明提供半導(dǎo)體器件，尤其是有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其包含含有聚合物和受體化合物的層，所述聚合物包含具有二酮吡咯并吡咯骨架的重復(fù)單元(DPP聚合物)，所述受體化合物具有在真空下4. 6eV或更大的電子親合力。將DPP聚合物用受體化合物摻雜導(dǎo)致具有改進(jìn)空穴遷移率、開(kāi)/關(guān)電流比和可控閾移的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。硅半導(dǎo)體的摻雜已是幾十年來(lái)的技術(shù)發(fā)展水平。通過(guò)該方法，起初非常低的導(dǎo)電率提高通過(guò)在材料中產(chǎn)生電荷載體，以及取決于所用摻雜劑的類(lèi)型，半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)的變化而得到。然而，數(shù)年前，還公開(kāi)了有機(jī)半導(dǎo)體在其導(dǎo)電率方面同樣可受摻雜強(qiáng)烈影響。這類(lèi)有機(jī)半導(dǎo)體基體材料可由具有良好給電子性能的化合物或具有良好受電子性能的化合物構(gòu)成。對(duì)于摻雜電子給體材料，強(qiáng)電子受體如四氰基醌二甲烷(TCNQ)或2，3，5，6-四氟四氰基-1，4-苯并醌二甲烷(F4TCNQ)變得熟知。M. Pfeiffer,A. Beyer,T. Fritz,K. Leo, Appl.Phys.Lett. ,73 (22),3202-3204 (1998)和 J.Blochwitz, M.Pfeiffer, T.Fritz,K. Leo, Appl. Phys. Lett.，73 (6)，729-731 (1998)。通過(guò)電子轉(zhuǎn)移方法，這些在類(lèi)電子給體基體材料(空穴傳輸材料)中產(chǎn)生所謂的空穴，因?yàn)榛w材料的數(shù)和遷移率相對(duì)顯著地改變。例如N，N’ -全芳基化聯(lián)苯胺TH)或N，N’，N"全芳基化形狀爆炸型化合物，例如物質(zhì)TDATA，而且某些金屬酞菁，例如特別是酞菁鋅ZnPc作為具有空穴傳輸性能的基體材料已知。EP1538684A1 (US2005121667)涉及一種使用有機(jī)內(nèi)消旋化合物作為有機(jī)摻雜材料用于摻雜有機(jī)半導(dǎo)體材料已改變它的電性能的方法。內(nèi)消旋化合物為醌或醌衍生物或1，3，2-二氧雜硼烷(1，3，2-dioxaborin)或1,3, 2-二氧雜硼烷衍生物，且內(nèi)消旋化合物具有在相同蒸發(fā)條件下比四氟四氰基醌二甲烷更低的揮發(fā)度。據(jù)說(shuō)摻雜劑可用于生產(chǎn)有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)二極管或有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。優(yōu)選，基體材料部分地或完全由金屬酞菁配合物、葉啉配合物、低聚噻吩化合物、低聚苯基化合物、低聚亞苯基亞乙烯基化合物、低聚芴化合物、并五苯化合物、具有三芳胺單元的化合物和螺二芴化合物組成。W02009003455A1進(jìn)一步公開(kāi)了醌型化合物及其在半導(dǎo)體基體材料、電子和光電子組件中的用途。US2008265216A1涉及碳氧_、擬碳氧-和軸烯化合物，以及它們?cè)趽诫s有機(jī)半導(dǎo)體基體材料中作為摻雜劑，作為阻斷劑材料，作為電荷注入層，作為電極材料的用途，以及使用它們的有機(jī)半導(dǎo)體以及電子組件和有機(jī)半導(dǎo)體材料。W02008138580A1涉及咪唑衍生物及其在摻雜有機(jī)半導(dǎo)體基體材料中作為摻雜劑的用途，有機(jī)半導(dǎo)體基體材料和電子或光電子組件。EP1681733和US2010005192公開(kāi)了包含放入源-漏觸點(diǎn)與半導(dǎo)體層之間的受體層的有機(jī)薄膜晶體管。該方法需要在蒸發(fā)步驟上進(jìn)行的另一層，這不是優(yōu)選的。E. Lim等人，J. Mater. Chem. 2007，17，1416-1420提出關(guān)于有機(jī)晶體管的結(jié)果，所述晶體管使用被電子受體2，5，6，-四氟-7，7，8，8-四氰基喹啉并二甲烷(F4TCNQ)摻雜的P型聚合物半導(dǎo)體(F8T2)。使用8重量％摻雜F8T2膜的最佳摻雜比，發(fā)現(xiàn)提高的空穴遷移率，而開(kāi)/關(guān)比對(duì)摻雜(8重量％)和未摻雜膜而言是相同的。
W0200906068869公開(kāi)了通過(guò)使用F4TCNQ作為自組裝單層的化學(xué)改性銀電極。SAM的這一存在顯著改變了轉(zhuǎn)移特性，這導(dǎo)致正范圍內(nèi)的閾電壓剛性位移。這需要更復(fù)雜的電路，因此不是優(yōu)選的。W. Takashima 等人，Appl. Physics Letters 91 (7)，071905 和 US201000065833 公開(kāi)了具有P型有機(jī)和η型材料的互補(bǔ)FET電路，而單極化通過(guò)對(duì)應(yīng)變換器結(jié)構(gòu)中的P型傳導(dǎo)晶體管而言插入受體層而進(jìn)行。X. Cheng 等人，Adv. Funct. Material 2009,19, 2407-2415 報(bào)告了通過(guò)自組裝的硫醇基單層與二極聚芴半導(dǎo)體(F8BT)組合改進(jìn)金和漏電極。發(fā)現(xiàn)同時(shí)增強(qiáng)了電子和空穴注入，其沒(méi)有提供任何用于改進(jìn)空穴/電子比以實(shí)現(xiàn)高開(kāi)/管比的方法。L.Ma 等人，Applied Physics Letters 92 (2008) 063310 報(bào)告了以非常少量引入F4TCNQ改進(jìn)了聚(3-己基噻吩)(P3HT)薄膜晶體管的性能。器件的場(chǎng)效應(yīng)遷移率增強(qiáng)且閾電壓可通過(guò)調(diào)整F4TCNQ濃度而控制。W02010/063609涉及一種電子器件，其包含下式化合物
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體器件，其包含含有聚合物和受體化合物的層，所述聚合物包含具有二酮吡咯并吡咯骨架的重復(fù)單元(DPP聚合物)，所述受體化合物具有4. 6eV或更大的電子親合力(在真空下)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的半導(dǎo)體器件，其為有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管包含柵極、柵絕緣層、半導(dǎo)體層、源極和漏極，半導(dǎo)體層代表包含DPP聚合物和受體化合物的層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的有機(jī)電子器件，其中DPP聚合物選自
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的有機(jī)電子器件，其中DPP聚合物選自下式的聚合物
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其中受體化合物為選自如下的化合物醌型化合物，例如醌或醌衍生物，I, 3，2- 二氧雜硼烷、1，3，2- 二氧雜硼烷衍生物，氧碳_、擬氧碳-和軸烯化合物，以及咪唑衍生物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其中受體化合物為式
8.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中所述受體化合物選自
9.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中所述受體化合物為選自如下的化合物2-(6- 二氰基亞甲基-1，3，4，5，7，8-六氟-6H-萘_2_亞基)-丙二腈、
10.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其中所述受體化合物為2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基喹啉并二甲烷(F4-TCNQ)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件，其中DPP聚合物由下式表示
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其中基于DPP聚合物和受體化合物的量以O(shè). 1-8重量％,優(yōu)選O. 5-5重量％的量包含受體化合物。
13.包含聚合物和受體化合物的有機(jī)層，尤其是半導(dǎo)體層，所述聚合物包含具有二酮吡咯并吡咯骨架的重復(fù)單元(DPP聚合物)，所述受體化合物具有大于4. 6eV，尤其是大于4.8eV,非常尤其是大于5. OeV的電子親合力。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的有機(jī)層在有機(jī)半導(dǎo)體器件中的用途。
15.包含根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的有機(jī)半導(dǎo)體器件或根據(jù)權(quán)利要求13的有機(jī)層的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供半導(dǎo)體器件，尤其是有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其包含含有聚合物和受體化合物的層，所述聚合物包含具有二酮吡咯并吡咯骨架的重復(fù)單元(DPP聚合物)，所述受體化合物具有在真空下4.6eV或更大的電子親合力。將DPP聚合物用受體化合物摻雜導(dǎo)致具有改進(jìn)空穴遷移率、開(kāi)/關(guān)電流比和可控閾移的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
文檔編號(hào)H01L51/05GK102959753SQ201180031221
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者B·施密德哈爾特, N·舍博塔萊瓦, P·哈約茲 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司