專利名稱：用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有機電子器件的制備工藝，具體涉及一種用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝，屬于有機電子技術領域。
背景技術：
溶液法有機薄膜晶體 管由于具有低成本、可低溫制備、易于柔性和大面積集成等優(yōu)點而得到了廣泛的關注，其在傳感單元、射頻標志識別標簽、電子紙顯示背板、醫(yī)療衛(wèi)生等領域已經取得了實際應用。隨著人們對于電子產品低成本和便攜性要求的不斷增長，溶液法有機薄膜晶體管的發(fā)展勢必會得到更大的推動和重視?？昭▊鬏斝?P型)小分子有機半導體材料由于其很好的溶解性和較高的遷移率，成為了近些年來國內外有機薄膜晶體管研究領域中常用的半導體材料?，F階段可以用于加工P型有機小分子半導體的工藝主要包括噴墨打印法、旋涂法、滴涂法和提拉法。旋涂法、滴涂法以及提拉法這幾種工藝由于無法直接對半導體進行圖形化，因此無法應用于實際生產，而噴墨打印法對工藝參數、材料墨水特性等因素的要求較為苛刻，小分子半導體材料由于多晶特性導致其很容易結晶，這使得噴墨打印法也很難實際應用于溶液法小分子半導體的大規(guī)模實際生產中。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現有技術的不足，提供一種用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝，使得半導體墨水材料與基板較為柔和的接觸、分離和成膜，以減緩半導體墨水材料中溶劑的揮發(fā)速度，有利于小分子半導體的結晶，實現半導體材料的圖形化，從而提高器件性能、節(jié)約成本，便于大規(guī)模生產推廣。本發(fā)明是通過以下技術方案實現的—種用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝，其特征是，采用由控制系統(tǒng)控制的進樣器靠近和對準位于基板上兩電極之間的溝道區(qū)域，并且進樣器精確地完成半導體墨水出墨，實現有機小分子半導體的沉積。所述工藝包括如下步驟I)進樣器靠近和對準所述控制系統(tǒng)控制所述進樣器移動到所述基板上方，然后下移該進樣器使之與所述基板靠近并對準所述兩電極之間需要沉積有機小分子半導體的溝道區(qū)域，該進樣器與該基板的垂直距離與所需有機小分子半導體的實際尺寸相同；2)半導體墨水出墨所述控制系統(tǒng)通過所述進樣器將半導體墨水擠出在所述溝道區(qū)域，并精確控制擠出墨水的體積。3)完成有機小分子半導體的制備半導體墨水與所述基板接觸后沉積并結晶，所述控制系統(tǒng)控制進樣器移開，使之與所述基板分離，完成有機小分子半導體的制備。所述基板為在玻璃或塑料薄膜上已經制備好柵極和柵極絕緣層的襯底或者由玻璃或塑料薄膜制成的襯底。
所述兩電極的材料為導電金屬。所述進樣器包括微量進液器針頭。所述控制系統(tǒng)包括機械位移平臺和圖像實時監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明所述的用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝更大限度地放寬了對半導體墨水材料特性等因素的硬性要求，能夠進行半導體材料的圖形化，因此具有更好的工藝兼容性和冗余度，進一步促進了溶液法小分子有機薄膜晶體管的工藝可行性。其具有以下優(yōu)點第一、接觸式印刷工藝可以最大限度減緩半導體墨水材料中溶劑的揮發(fā)速度，有利于小分子半導體的結晶。第二、底接觸結構的有機薄膜晶體管更容易用于電路集成，能夠更好的和現有硅基電子工藝兼容。第三、底接觸結構的有機薄膜晶體管在有機半導體沉積之前已經圖形化好的電極可以起到作為誘導結晶的核的作用，吻合有機小分子半導體的特性。第四、利用已有的成熟的控制系統(tǒng)和機械系統(tǒng)進行合理的模塊化組裝，如采用不同的進樣器模塊，接觸式印刷工藝能夠很好的適用于不同應用。第五、采用溶液法進行器件制備，極大的節(jié)約成本。根據本發(fā)明所述的工藝，我們制備了溶液法小分子有機薄膜晶體管。圖2給出了利用本發(fā)明工藝得到的底柵底接觸有機薄膜晶體管的轉移特性曲線與旋涂工藝得到的轉移特性曲線的性能比較。由圖中可以很明顯的看到，本發(fā)明所述的接觸式印刷工藝因為能夠實現圖形化，所以能夠在不影響器件開態(tài)電流的前提下降低關態(tài)電流，提高器件的開關t匕，從而改善器件性能。實驗結果表明，本發(fā)明能夠有效的應用于有機小分子半導體的加工。


圖1A，IB, IC是本發(fā)明的流程示意圖。圖2是本發(fā)明得到的底柵底接觸有機薄膜晶體管的轉移特性曲線與旋涂工藝得到的性能比較。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的內容及其具體實施步驟作進一步說明。請參閱圖1B，本發(fā)明所述的用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝采用由控制系統(tǒng)15控制的進樣器14靠近和對準位于基板11上兩電極12與13之間的溝道區(qū)域，并且進樣器14精確地完成半導體墨水出墨，實現有機小分子半導體16的沉積。所述基板11位于底層，其是在玻璃或塑料薄膜上已經制備好柵極和柵極絕緣層的襯底(用于底柵底接觸結構有機薄膜晶體管)，或者是由玻璃或塑料薄膜制成的襯底(用于頂柵底接觸結構有機薄膜晶體管)。所述電極12和13位于該基板11之上，其制作材料為金、銀等導電金屬。該兩電極12與13之間為溝道區(qū)域，所述有機小分子半導體16位于該溝道區(qū)域中。所述進樣器14包括微量進液器針頭或利用微機電精密加工技術加工的進樣器，可以精確控制皮升到微升量級的墨水體積。所述控制系統(tǒng)15包括能夠精確控制X，Y，z方向位移的機械位移平臺和圖像實時監(jiān)測系統(tǒng)，起到控制進樣器14與基板11的對準、進樣器14的靠近基板11、進樣器14的出墨以及進樣器14的離開基板11等作用。所述有機小分子半導體16為能夠通過溶液法加工的有機小分子半導體。圖1Α，IB, IC是本發(fā)明的流程示意圖。本發(fā)明所述工藝包括如下步驟I)進樣器14靠近和對準(圖1Α):所述控制系統(tǒng)15結合自身集成的機械位移平臺和圖像實時監(jiān)測系統(tǒng)控制所述進樣器14，將進樣器14移動到所述基板11上方，然后下移該進樣器14，使之與所述基板11靠近，并且對準所述兩電極12、13之間需要沉積有機小分子半導體16的溝道區(qū)域，該進樣器14與該基板11的垂直距離與所需制備的有機小分子半導體16的實際尺寸相同，通常將距離控制在幾個微米到幾十微米之間。
2)半導體墨水出墨(圖1Β):所述控制系統(tǒng)15通過所述進樣器14利用壓強或電場等方法將半導體墨水擠出在所述溝道區(qū)域，墨水的體積可以通過控制系統(tǒng)15本身、進樣器14尺寸和上述步驟中控制的垂直距離來實現精確控制。3)完成有機小分子半導體的制備(圖1C):半導體墨水與所述基板11接觸后沉積并結晶，所述控制系統(tǒng)15控制進樣器14移開，使之與所述基板11分離，完成有機小分子半導體16的制備。
權利要求
1.一種用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝，其特征是，采用由控制系統(tǒng)控制的進樣器靠近和對準位于基板上兩電極之間的溝道區(qū)域，并且進樣器精確地完成半導體墨水出墨，實現有機小分子半導體的沉積。
2.根據權利要求I所述的用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝，其特征是，所述工藝包括如下步驟 1)進樣器靠近和對準所述控制系統(tǒng)控制所述進樣器移動到所述基板上方，然后下移該進樣器使之與所述基板靠近并對準所述兩電極之間需要沉積有機小分子半導體的溝道區(qū)域，該進樣器與該基板的垂直距離與所需有機小分子半導體的實際尺寸相同； 2)半導體墨水出墨所述控制系統(tǒng)通過所述進樣器將半導體墨水擠出在所述溝道區(qū)域，并精確控制擠出墨水的體積。
3)完成有機小分子半導體的制備半導體墨水與所述基板接觸后沉積并結晶，所述控制系統(tǒng)控制進樣器移開，使之與所述基板分離，完成有機小分子半導體的制備。
3.根據權利要求I或2所述的用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝，其特征是，所述基板為在玻璃或塑料薄膜上已經制備好柵極和柵極絕緣層的襯底。
4.根據權利要求I或2所述的用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝，其特征是，所述基板為由玻璃或塑料薄膜制成的襯底。
5.根據權利要求I或2所述的用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝，其特征是，所述兩電極的材料為導電金屬。
6.根據權利要求I或2所述的用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝，其特征是，所述進樣器包括微量進液器針頭。
7.根據權利要求I或2所述的用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝，其特征是，所述控制系統(tǒng)包括機械位移平臺和圖像實時監(jiān)測系統(tǒng)。
全文摘要
一種用于溶液法小分子有機薄膜晶體管的接觸式印刷工藝，其采用由控制系統(tǒng)控制的進樣器靠近和對準位于基板上兩電極之間的溝道區(qū)域，并且進樣器精確地完成半導體墨水出墨，實現有機小分子半導體的沉積；所述工藝包括如下步驟1)進樣器靠近和對準，2)半導體墨水出墨，3)完成有機小分子半導體的制備。本發(fā)明最大限度減緩了半導體墨水材料中溶劑的揮發(fā)速度，有利于小分子半導體的結晶，能夠更好的和現有硅基電子工藝兼容，促進溶液法小分子有機薄膜晶體管的工藝可行性，具有節(jié)約成本、改善器件性能的優(yōu)點，能夠有效應用于有機小分子半導體的加工。
文檔編號H01L51/40GK102881827SQ201210382839
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權日2012年10月10日
發(fā)明者馮林潤, 唐偉, 徐小麗, 邵憲一, 郭小軍 申請人:上海交通大學