專利名稱：一種有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法和制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法和一種制備裝置。
背景技術(shù)：
有機(jī)薄膜晶體管(Organic Thin Film Transistor,簡稱0TFT)是一種用有機(jī)材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體器件。有機(jī)材料相對于硅基材料加工困難、成本很高，但是有機(jī)材料可以制備成溶液，在溫和的條件下制備半導(dǎo)體器件，因而受到更多的關(guān)注，已經(jīng)成為下一代顯示技術(shù)中的核心環(huán)節(jié)。目前三星、索尼等多家顯示巨頭企業(yè)已著手研發(fā)基于有機(jī)薄膜晶體管的集成電路。有機(jī)薄膜晶體管也因其柔性特點，成為可折疊顯示器和全景顯示屏幕中不可缺少的技術(shù)成分。
由于有機(jī)半導(dǎo)體薄膜通常都具有較大的體電導(dǎo)，如果集成電路中薄膜晶體管器件的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜互相連接，一方面容易在相鄰器件之間產(chǎn)生串?dāng)_，另一方面也會使器件的漏電流大大增加，導(dǎo)致開關(guān)電流比降低。這些問題的存在嚴(yán)重阻礙了 OTFT器件在大面積陣列及集成電路中的應(yīng)用。
去潤濕圖案化方法是指通過改變基片的表面能，從而讓半導(dǎo)體材料的有機(jī)溶液在基片的表面上有選擇性的停留，實現(xiàn)半導(dǎo)體薄膜圖案化。這種方法可以均勻地改變基片的表面能，如基片整體表面接觸角跳躍小于5°，制備精度較高的微圖案，并且實現(xiàn)了制備速度快，制備環(huán)境溫和的特點而受到學(xué)術(shù)界的重點研究，成為了研究半導(dǎo)體材料圖案化的焦點。
目前主要采用滴膜靜置法和旋涂法將半導(dǎo)體材料的有機(jī)溶液涂覆至基片表面。滴膜靜置法制作的器件在結(jié)構(gòu)上存在致命的缺陷，因為半導(dǎo)體材料制備成溶液后，流動的溶液無法停留在表面能低的區(qū)域，只能停留在表面能很高的區(qū)域。但表面能很高的基片區(qū)域存在很多的羥基親水基團(tuán)，這些基團(tuán)可以與載流子反應(yīng)，形成載流子陷阱，阻礙了載流子的遷移，使得器件的性能大大的降低，并存在很大的遲滯效應(yīng)。
針對這一缺陷，申請人曾提出利用半導(dǎo)體材料與高分子聚合物絕緣層的相分離，在半導(dǎo)體層與柵絕緣層之間增加了高分子聚合物界面修飾層，從而避開了柵絕緣層上羥基基團(tuán)的載流子陷阱，得到了很好的器件性能，并且大大降低了遲滯效應(yīng)。但是此種方法在實施過程中，在旋涂制備薄膜時，基片中心的線速度和基片邊緣與角落的線速度差異很大。由于基片中心的線速度較小，這一區(qū)域的薄膜在結(jié)晶的過程中處于較穩(wěn)定的自轉(zhuǎn)狀態(tài)，薄膜的形成和半導(dǎo)體材料與高分子聚合物的相分離行為較好，器件的性能較優(yōu)。而在基片邊緣和角落區(qū)域的薄膜在結(jié)晶的過程中處于線速度很大的公轉(zhuǎn)狀態(tài)，這樣的狀態(tài)對半導(dǎo)體材料的鋪展不利，旋轉(zhuǎn)會使半導(dǎo)體材料的結(jié)晶方向雜亂無章，甚至?xí)纬筛叩筒黄降牟煌暾∧?，器件性能也大大下降，有的器件甚至沒有性能，即壞點率很高。這樣就使得基片中心和邊緣的器件性能存在極大的落差，器件收率低。而且基片尺寸越大，這種落差就越明顯。再一點，旋涂法會將大部分的溶液甩掉，造成原材料浪費。此外，旋涂方法也很難適用于柔性基片。綜合以上幾點因素，這種制備方法很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
現(xiàn)有技術(shù)的缺陷在于，采用旋涂工藝，基片中心的線速度和基片邊緣的線速度不同導(dǎo)致中心和邊緣的落差很大，均一度較差，使半導(dǎo)體材料的結(jié)晶方向雜亂無章，導(dǎo)致器件收率低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法和一種制備裝置，用以減少基片表面不同位置的落差，提高器件的良性。
本發(fā)明有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，包括:
在基片上形成柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極；
其中，形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的步驟包括:
將溶解有用于形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液進(jìn)行刮涂形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層。
優(yōu)選的，在所述將溶解有用于形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液進(jìn)行刮涂形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的刮涂過程中，刮板與基片的所有接觸點的線速度相同。
優(yōu)選的，所述線速度是選自0.5mm/s^5cm/s中的任一速度。
較佳的，所述線速度為5mm/s。
優(yōu)選的，在所述形成有機(jī)半導(dǎo)體層之前還包括:在基片上形成親水區(qū)域和疏水區(qū)域。
優(yōu)選的，所述在基片上形成柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極具體包括:
在基片表面形成柵電極；
在形成有柵電極的基片表面覆蓋柵絕緣層；
在柵絕緣層表面形成有機(jī)半導(dǎo)體層；
在有機(jī)半導(dǎo)體層表面形成源漏電極。
優(yōu)選的，所述在基片上形成柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極具體包括:
在基片表面形成源漏電極；
在形成有源漏電極的基片表面覆蓋有機(jī)半導(dǎo)體層；
在有機(jī)半導(dǎo)體層表面形成柵絕緣層；
在柵絕緣層表面形成柵電極。
優(yōu)選的，所述溶液中還溶解有高分子聚合物絕緣材料。
優(yōu)選的，所述有機(jī)半導(dǎo)體材料為6，13_雙(二異丙基娃燒基乙塊基)并五苯,所述聞分子聚合物絕緣材料為聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，所述6，13-雙(三異丙基硅烷基乙炔基)并五苯和高分子聚合物絕緣材料的質(zhì)量比為1:1，所述6，13-雙(三異丙基硅烷基乙炔基)并五苯和高分子聚合物絕緣材料在所述溶液中的總質(zhì)量百分濃度為2%。
優(yōu)選的，所述溶液的溶劑為氯苯或二氯苯。
優(yōu)選的，所述基片為娃基 片、玻璃基片或塑料基片。
本發(fā)明還涉及一種有機(jī)薄膜晶體管，包括依次排列的柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極，其中，所述有機(jī)半導(dǎo)體層通過上述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法制備。
本發(fā)明還涉及一種有機(jī)薄膜晶體管，包括依次排列的源漏電極、有機(jī)半導(dǎo)體層、柵絕緣層和柵電極，其中，所述有機(jī)半導(dǎo)體層通過上述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法制備。
本發(fā)明上述有機(jī)薄膜晶體管的制備方法特別適合制備大尺寸圖案化的有機(jī)薄膜晶體管陣列。
本發(fā)明還涉及所述有機(jī)薄膜晶體管的制備方法在顯示裝置制造中的應(yīng)用。
本發(fā)明還涉及應(yīng)用于所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法的制備裝置，包括:刮板和移動控制裝置，其中，所述移動控制裝置用于控制刮板與基片接觸，并控制刮板相對基片移動；
通過刮板將溶解有用于形成有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液刮涂在基片上，并使刮板與基片的所有接觸點的線速度相同。
優(yōu)選的，所述移動控制裝置包括:
固定刮板的固定器和放置基片的傳送帶。
優(yōu)選的，所述移動控制裝置包括:
移動刮板的移動器和放置基片的平臺。
優(yōu)選的，所述刮板為硅橡膠刮板。
優(yōu)選的，在刮板朝向基片的一面設(shè)置有滴液口。
在本發(fā)明有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法中，由于采用刮涂工藝，有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液在同樣的橫向剪切力的作用下在基片上移動，溶液在基片表面的厚度一致，因此，在基片點陣每行或每列的器件是同步一致形成的，因此每行或每列有機(jī)半導(dǎo)體材料的結(jié)晶方向差異不大，大大提高了良性器件的收率，并且器件的性能均一性較好。


圖1為本發(fā)明有機(jī)薄膜晶體管的制備方法對應(yīng)的制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明有機(jī)薄膜晶體管的制備方法的具體實施例的形成親水區(qū)域和疏水區(qū)域的基片結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實施例5制備的一個有機(jī)薄膜晶體管器件的20倍偏光顯微鏡圖4為本發(fā)明實施例5制備的多個有機(jī)薄膜晶體管器件的轉(zhuǎn)移曲線圖5為本發(fā)明實施例5制備的最優(yōu)有機(jī)薄膜晶體管器件的雙向轉(zhuǎn)移曲線圖6為本發(fā)明實施例5制備的最優(yōu)有機(jī)薄膜晶體管器件的輸出曲線圖7為本發(fā)明對比例I制備的有機(jī)薄膜晶體管器件的雙向轉(zhuǎn)移曲線圖8為本發(fā)明對比例I制備的有機(jī)薄膜晶體管器件的輸出曲線圖9為本發(fā)明對比例2制備的一個有機(jī)薄膜晶體管器件的偏光顯微鏡圖10為本發(fā)明對比例2制備的另一個有機(jī)薄膜晶體管器件的偏光顯微鏡圖11為本發(fā)明對比例2制備的多個有機(jī)薄膜晶體管器件的轉(zhuǎn)移曲線圖。
附圖標(biāo)記:
1-刮板2-傳送帶3-基片4-溶液5-親水區(qū)域6_疏水區(qū)域具體實施方式
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的基片不同位置有機(jī)薄膜結(jié)晶落差大，導(dǎo)致產(chǎn)品高不良率的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法和一種制備裝置。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，采用刮涂工藝，有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液在同樣的橫向剪切力的作用下在基片上移動，溶液在基片表面的厚度保持一致，在基片點陣每行或每列的器件是同步形成的，因此，每行或每列小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料的結(jié)晶方向差異不大，大大提高了良性器件的收率。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下舉實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，包括:
在基片上形成柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極；
其中，形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的步驟包括:
將溶解有用于形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液進(jìn)行刮涂形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層。
在本發(fā)明技術(shù)方案中，將配制好的溶液通過刮涂工藝刮涂在基片上，刮板可以采用沿直線移動的方式在基片上刮涂，也可以采用刮板在基片上旋轉(zhuǎn)的方式刮涂，在整個刮涂過程中，刮板使得溶液在基片上的橫向剪切力一致，溶液厚度一致，每個器件所處的狀態(tài)平等，避免了采用旋涂工藝時溶液從內(nèi)向外甩出溶液造成的基片邊緣和中心的差異性，提高了有機(jī)薄膜晶體管器件的良率。
優(yōu)選的，在所述將溶解有用于形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液進(jìn)行刮涂形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的刮涂過程中，刮板與基片的所有接觸點的線速度相同。
在本發(fā)明的技術(shù)方案中，由于刮板與基片的所有接觸點的線速度相同，則刮板在基片表面刮涂時，使溶液在基片上每個器件的停留時間一致，更好地保證了刮涂的均勻性，提聞了有機(jī)薄I旲晶體管器件的良率。
優(yōu)選的，所述線速度是選自0.5mm/s 5cm/s中的任一速度,較佳的,所述線速度為5mm/s。
刮涂時，速度不宜太快，速度太快將影響刮涂到基片上的有機(jī)溶液的結(jié)晶性能，速度也不宜太慢，太慢影響生產(chǎn)效率，因此，可以選擇0.5mm/s 5cm/s的速度,特別選擇5mm/s的速度將有機(jī)溶液刮涂至基片上。
優(yōu)選的，在所述形成有機(jī)半導(dǎo)體層之前還包括:在基片上形成親水區(qū)域和疏水區(qū)域。
在本發(fā)明實施例中，一種基片為底柵結(jié)構(gòu)，即在制備有機(jī)半導(dǎo)體層之前已經(jīng)制備了柵極和柵極絕緣層，在制備有柵極絕緣層的基片上采用掩膜板對基片表面進(jìn)行處理，如采用紫外臭氧清洗儀處理基片表面，在基片表面對應(yīng)掩膜板的透光區(qū)形成親水區(qū)域，在基片表面對應(yīng)掩膜板的不透光區(qū)形成疏水區(qū)域；另一種基片為頂柵結(jié)構(gòu)，即在制備有機(jī)半導(dǎo)體層之前已經(jīng)制備了源漏電極，在制備有源漏電極的基片上采用掩膜板對基片表面進(jìn)行處理，如采用紫外臭氧清洗儀處理基片表面，在基片表面對應(yīng)掩膜板的透光區(qū)形成親水區(qū)域，在基片表面對應(yīng)掩膜板的不透光區(qū)形成疏水區(qū)域。將配制好的有機(jī)溶液通過刮涂工藝刮涂在基片上，溶液停留在基片的親水區(qū)域，形成有機(jī)半導(dǎo)體層，在整個刮涂過程中，溶液在基片每行或每列的親水區(qū)域停留時間一致，剪切力一致，每個器件所處的狀態(tài)平等，避免了采用旋涂工藝時基片邊緣和中心的差異性，提高了有機(jī)薄膜晶體管器件的良率。
優(yōu)選的，所述在基片上形成柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極具體包括:
在基片表面形成柵電極；
在形成有柵電極的基片表面覆蓋柵絕緣層；
在柵絕緣層表面形成有機(jī)半導(dǎo)體層；
在有機(jī)半導(dǎo)體層表面形成源漏電極。
在本發(fā)明實施例中，底柵結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜晶體管的有機(jī)半導(dǎo)體層采用刮涂的方式形成。
優(yōu)選的，所述在基片上形成柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極具體包括:
在基片表面形成源漏電極；
在形成有源漏電極的基片表面覆蓋有機(jī)半導(dǎo)體層；
在有機(jī)半導(dǎo)體層表面形成柵絕緣層；
在柵絕緣層表面形成柵電極。
在本發(fā)明實施例中，頂柵結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜晶體管的有機(jī)半導(dǎo)體層采用刮涂的方式形成。
優(yōu)選的，所述溶液中還溶解有高分子聚合物絕緣材料。
在本發(fā)明實施例中，以底柵結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜晶體管為例，將配制好的有機(jī)半導(dǎo)體材料和高分子聚合物絕緣材料的有機(jī)混合溶液通過刮涂工藝刮涂在基片上，混合溶液停留在基片的親水區(qū)域，并在剪切力作用下完成相分離，形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，即有機(jī)半導(dǎo)體層和高分子聚合物絕緣層，其中，在有機(jī)半導(dǎo)體層和柵絕緣層之間形成了高分子聚合物絕緣層，因而避開了柵絕緣層上羥基基團(tuán)的載流子陷阱，大大降低了遲滯效應(yīng)。
本發(fā)明實施例的有機(jī)半導(dǎo)體材料可以為6，13-雙(三異丙基硅烷基乙炔基)并五苯(TIPS-pentacene )、6，13_雙(三烷基硅烷基乙炔基)雙噻吩蒽及其衍生物、烷基取代的苯并噻吩并苯并噻吩或烷基取代的六噻吩(α -6Τ)等；高分子聚合物絕緣材料可以為聚甲基丙烯酸甲酯(ΡΜΜΑ)、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯(PS)、聚α-甲基苯乙烯(PMS)。并且，本發(fā)明的技術(shù)方案不僅可以用于普通的基片中有機(jī)薄膜晶體管的制備，也可以用于柔性基片或不規(guī)則形狀的基片中有機(jī)薄膜晶體管的制備。對于柔性基片，只需將柔性基片與放置基片的平臺緊貼，刮板可以在基片表面進(jìn)行刮涂，同樣，對于形狀不規(guī)則的基片也是如此，可以采用尺寸較大的刮板，刮板的長度要大于等于不規(guī)則基片的最大寬度，例如不規(guī)則基片為梯形，可以調(diào)整刮板長度大于或等于梯形的最長邊，目的是使刮板帶動有機(jī)溶液覆蓋到整個基片表面。
優(yōu)選的，所述有機(jī)半導(dǎo)體材料為6，13_雙(二異丙基娃燒基乙塊基)并五苯,所述聞分子聚合物絕緣材料為聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，所述6，13-雙(三異丙基硅烷基乙炔基)并五苯和高分子聚合物絕緣材料的質(zhì)量比為1:1，所述6，13-雙(三異丙基硅烷基乙炔基)并五苯和高分子聚合物絕緣材料在所述溶液中的總質(zhì)量百分濃度為2%。
所述溶液中的溶質(zhì)，也就是有機(jī)半導(dǎo)體材料和高分子聚合物絕緣材料，有機(jī)半導(dǎo)體材料用于形成有機(jī)薄膜晶體管的有機(jī)半導(dǎo)體層，高分子聚合物絕緣材料用于形成有機(jī)薄膜晶體管的有機(jī)半導(dǎo)體層和柵絕緣層之間的界面修飾層，優(yōu)選的，有機(jī)半導(dǎo)體材料為6，13-雙(三異丙基硅烷基乙炔基)并五苯，即Tips-并五苯，優(yōu)選的，高分子聚合物絕緣材料可以為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯乙烯(PS);通過試驗研究表明，Tips-并五苯和高分子聚合物絕緣材料的質(zhì)量比為1:1，且Tips-并五苯和高分子聚合物絕緣材料在所述溶液中的總質(zhì)量百分濃度為2%時制備的溶液優(yōu)選采用。
優(yōu)選的，所述溶液的溶劑為氯苯或二氯苯。
所述溶液的溶劑用于溶解有機(jī)半導(dǎo)體材料和高分子聚合物絕緣材料，需滿足溶劑的溶解性較好，并且在脫溶劑時易于揮發(fā)，優(yōu)選的，溶劑可以為氯苯或二氯苯，當(dāng)然，二氯苯可以為鄰二氯苯、間二氯苯或?qū)Χ缺健?br> 優(yōu)選的，所述基片為娃基片、玻璃基片或塑料基片。
本發(fā)明實施例的基片可以選擇不同基底的基片，只要該基片需要制備有機(jī)薄膜晶體管的有機(jī)半導(dǎo)體層都可以使用本發(fā)明的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法制備，優(yōu)選的基片為硅基片、玻璃基片或塑料基片。
本發(fā)明實施例還涉及一種有機(jī)薄膜晶體管，包括依次排列的柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極，其中，所述有機(jī)半導(dǎo)體層通過上述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法制備。本發(fā)明實施例還涉及另一種有機(jī)薄膜晶體管，包括依次排列的源漏電極、有機(jī)半導(dǎo)體層、柵絕緣層和柵電極，其中，所述有機(jī)半導(dǎo)體層通過上述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法制備。
在本發(fā)明實施例中，以底柵結(jié)構(gòu)為例，通過上述方法制備的有機(jī)薄膜晶體管包括依次排列的柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極，其中，有機(jī)半導(dǎo)體層的制備通過上述有機(jī)薄膜晶體管的制備方法制備，優(yōu)選的，還包括位于有機(jī)半導(dǎo)體層和柵絕緣層之間的高分子聚合物絕緣材料層，具體為有機(jī)半導(dǎo)體材料和高分子聚合物絕緣材料的溶液刮涂到形成親水區(qū)域和疏水區(qū)域的柵絕緣層上，混合溶液停留在親水區(qū)域，脫溶后小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料和高分子聚合物絕緣材料分層，分別形成有機(jī)半導(dǎo)體層和高分子聚合物絕緣層，其中，小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料優(yōu)選為Tips-并五苯，高分子聚合物絕緣材料優(yōu)選為聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，高分子聚合物絕緣層位于有機(jī)半導(dǎo)體層和柵絕緣層之間。有機(jī)薄膜晶體管的其他結(jié)構(gòu)，如柵電極、柵絕緣層和源漏電極的制備與現(xiàn)有的有機(jī)薄膜晶體管制備方法相同。同理，頂柵結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜晶體管也可以采用上述方法制備。
本發(fā)明實施例還涉及上述有機(jī)薄膜晶體管的制備方法在顯示裝置制造中的應(yīng)用。
顯示裝置可以為:液晶面板、電子紙、OLED面板、液晶電視、液晶顯示器、數(shù)碼相框、手機(jī)、平板電腦等具有任何顯示功能的產(chǎn)品或部件。
本發(fā)明實施例還涉及應(yīng)用于所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法的制備裝置，包括:
刮板和移動控制裝置，其中，所述移動控制裝置用于控制刮板與基片接觸，并控制刮板相對基片移動；
通過刮板將溶解有用于形成有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液刮涂在基片上，并使刮板與基片的所有接觸點的線速度相同。
本發(fā)明實施例應(yīng)用于所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法的制備裝置可以有多種，優(yōu)選以下兩種裝置來說明。
如圖1所示，為本發(fā)明實施例涉及的一種制備裝置，包括刮板1、固定刮板的固定器和放置基片3的傳送帶2，其工作原理如下，將基片3放置在傳送帶2上，將與基片3對應(yīng)的刮板I安裝在固定器上固定，可以優(yōu)選刮板I與基片3形成的夾角在30° 45°，如基片的尺寸為2cmX 2cm，則選用的刮板與基片接觸的邊長要大于或等于2cm，在基片3靠近刮板I的一邊滴足量的所需的溶液，啟動與傳送帶2關(guān)聯(lián)的步進(jìn)馬達(dá)，使基片3在傳送帶2帶動下向刮板I移動，并使得刮板I刮涂基片3邊緣的溶液直到刮涂完整個基片。
本發(fā)明還涉及另一種制備裝置，包括刮板、移動刮板的移動器和放置基片的平臺，該刮涂裝置的工作原理如下，基片不移動，基片放置在平臺上，而刮板可以隨著控制刮板移動的移動器移動，從而在固定不動的基片上完成刮涂工藝。
優(yōu)選的，所述刮板為硅橡膠刮板。
硅橡膠刮板表面平整，材質(zhì)堅硬，并且其表面能較低，不易沾覆刮涂所用的溶液，適合用作刮涂的刮板。
優(yōu)選的，在刮板朝向基片的一面設(shè)置有滴液口。
在刮板底部可以設(shè)置I個滴液口，使溶液通過該滴液口流出，若基片尺寸很大，可以設(shè)置多個滴液口，如3個、4個或6個等，在刮涂時只需根據(jù)基片的大小設(shè)定不同的滴液量，不會造成原材料的浪費，可以降低生產(chǎn)成本。
以下列舉具體的實施例來說明本發(fā)明有機(jī)薄膜晶體管的制備方法。
(一)基片表面的處理
在氬氣保護(hù)下，用三氯(1H，1H，2H，2H-十七氟癸烷基)硅烷蒸氣處理整張空白基片形成單分子層，再用預(yù)先設(shè)計好的擋板覆蓋在基片上，放到紫外臭氧清洗儀器中處理，如圖2所示，擋板透光區(qū)域形成親水區(qū)域5，擋板不透光區(qū)域形成疏水區(qū)域6，得到表面能具有有機(jī)溶液選擇性梯度的基片。
(二)有機(jī)溶液的配制
在微加熱和磁力攪拌的條件下將小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料與高分子聚合物絕緣材料溶解在有機(jī)半導(dǎo)體和高分子聚合物的優(yōu)良溶劑(如氯苯、二氯苯等)中，過夜充分溶解、靜置、過濾，得到小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料和高分子聚合物絕緣材料的混合溶液。其中，小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料可以選用6，13-雙(三異丙基硅烷基乙炔基)并五苯、6，13-雙(三烷基硅烷基乙炔基)雙噻吩蒽及其衍生物、烷基取代的苯并噻吩并苯并噻吩或烷基取代的六噻吩(a-6T)等；高分子聚合物絕緣材料可以選用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯(PS)、聚α-甲基苯乙烯(PMS)等，本發(fā)明實施例僅以Tips-并五苯作為小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料的代表，以聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯作為高分子聚合物絕緣材料的代表進(jìn)行說明。
(三)有機(jī)薄膜晶體管的制備
實施例1
將質(zhì)量比為1:1的Tips-并五苯與聚苯乙烯(PS)溶解在40°C的氯苯中，靜置、過濾后，制成Tips-并五苯與聚苯乙烯的總質(zhì)量百分濃度為2%的混合溶液，滴定足量的溶液在硅基片邊緣，以0.5mm/s的速度將溶液緩慢地均勻刮涂在硅基片上，完成選擇性圖案化，真空環(huán)境過夜干燥，制備成膜。金屬擋板遮蓋已自組裝完畢的器件，用熱蒸鍍法制備厚度為50-100nm的金電極作為源漏電極。
實施例2
將質(zhì)量比為1:1的Tips-并五苯與聚苯乙烯(PS)溶解在40°C的氯苯中，靜置、過濾，制成Tips-并五苯與聚苯乙烯的總質(zhì)量百分濃度為2%的有機(jī)溶液，滴定足量的溶液在硅基片邊緣，借助于附加刮涂裝置以5cm/s的速度將溶液緩慢地均勻涂布在硅基片上，完成選擇性圖案化，真空環(huán)境過夜干燥，制備成膜。金屬擋板遮蓋已自組裝完畢的器件，用熱蒸鍍法制備厚度為50-100nm的金電極作為源漏電極。
實施例3
將質(zhì)量比為1:1的Tips-并五苯與聚苯乙烯(PS)溶解在40°C的二氯苯中，靜置、過濾后，制成Tips-并五苯與聚苯乙烯的總質(zhì)量百分濃度為2%的混合溶液，滴定足量的溶液在硅基片邊緣，以lcm/s的速度將溶液緩慢地均勻刮涂在硅基片上，完成選擇性圖案化，真空環(huán)境過夜干燥，制備成膜。金屬擋板遮蓋已自組裝完畢的器件，用熱蒸鍍法制備厚度為50-100nm的金電極作為源漏電極。
實施例4
將質(zhì)量比為1:1的Tips-并五苯與聚苯乙烯(PS)溶解在40°C的二氯苯中，靜置、過濾后，制成Tips-并五苯與聚苯乙烯的總質(zhì)量百分濃度為2%的混合溶液，滴定足量的溶液在硅基片邊緣，以5mm/s的速度將溶液緩慢地均勻刮涂在硅基片上，完成選擇性圖案化，真空環(huán)境過夜干燥，制備成膜。金屬擋板遮蓋已自組裝完畢的器件，用熱蒸鍍法制備厚度為50-100nm的金電極作為源漏電極。
實施例5
將質(zhì)量比為1:1的Tips-并五苯與聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解在40°C的二氯苯中，靜置、過濾后，制成Tips-并五苯與聚苯乙烯的總質(zhì)量百分濃度為2%的混合溶液，滴定足量的溶液在硅基片邊緣，以5mm/s的速度將溶液緩慢地均勻刮涂在硅基片上，完成選擇性圖案化，真空環(huán)境過夜干燥，制備成膜。金屬擋板遮蓋已自組裝完畢的器件，用熱蒸鍍法制備厚度為50-100nm的金電極作為源漏電極。
實施例6
將質(zhì)量比為1:1的Tips-并五苯與聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解在40°C的二氯苯中，靜置、過濾后，制成Tips-并五苯與聚苯乙烯的總質(zhì)量百分濃度為2%的混合溶液，滴定足量的溶液在硅基片邊緣，以lcm/s的速度將溶液緩慢地均勻刮涂在硅基片上，完成選擇性圖案化，真空環(huán)境過夜干燥，制備成膜。金屬擋板遮蓋已自組裝完畢的器件，用熱蒸鍍法制備厚度為50-100nm的金電極作為源漏電極。
實施例7
將質(zhì)量比為1:1的Tips-并五苯與聚苯乙烯(PS)溶解在40°C的氯苯中，靜置、過濾后，制成Tips-并五苯與聚苯乙烯的總質(zhì)量百分濃度為2%的混合溶液，滴定足量的溶液在玻璃基片邊緣，以0.5mm/s的速度將溶液緩慢地均勻刮涂在基片上，完成選擇性圖案化，真空環(huán)境過夜干燥，制備成膜。金屬擋板遮蓋已自組裝完畢的器件，用熱蒸鍍法制備厚度為50-100nm的金電極作為源漏電極。
實施例8
將質(zhì)量比為1:1的Tips-并五苯與聚苯乙烯(PS)溶解在40°C的氯苯中，靜置、過濾后，制成Tips-并五苯與聚苯乙烯的總質(zhì)量百分濃度為2%的混合溶液，滴定足量的溶液在塑料基片邊緣，該塑料基片可以選用聚酯基片(PET基片)，以0.5mm/s的速度將溶液緩慢地均勻刮涂在塑料基片上，完成選擇性圖案化，真空環(huán)境過夜干燥，制備成膜。金屬擋板遮蓋已自組裝完畢的器件，用熱蒸鍍法制備厚度為50-100nm的金電極作為源漏電極。
對比例I
將純Tips-并五苯溶解在40°C的二氯苯中，靜置，制成質(zhì)量百分濃度為2%的溶液。以lOOOr/min的速度旋涂在預(yù)處理的基片上，完成選擇性圖案化，真空環(huán)境過夜干燥，制備成膜。金屬擋板遮蓋已自組裝完畢的器件，用熱蒸鍍法制備厚度為50-100nm的金電極作為源漏電極。
對比例2
將質(zhì)量比為1:1的Tips-并五苯與聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解在80°C的二氯苯中，靜置、過濾制成總質(zhì)量百分濃度為2%的溶液。以3500r/min的速度旋涂在預(yù)處理的基片上，完成選擇性圖案化，真空環(huán)境過夜干燥，制備成膜。金屬擋板遮蓋已自組裝完畢的器件，用熱蒸鍍法制備厚度為50-100nm的金電極作為源漏電極。
采用偏光顯微鏡對實施例f 7和對比例f 2的有機(jī)薄膜晶體管進(jìn)行拍攝，并進(jìn)行器件性能測試。圖3為實施例5制備的一個有機(jī)薄膜晶體管器件的20倍偏光顯微鏡圖，可以看到在溝道內(nèi)，Tips-并五苯呈柵狀整齊排列，表明Tips-并五苯的結(jié)晶性好。圖4為實施例5制備的多個有機(jī)薄膜晶體管器件的轉(zhuǎn)移曲線圖，其中，較粗曲線為最優(yōu)的器件轉(zhuǎn)移曲線圖，其收率為43/48=89.58%，可見優(yōu)良器件收率大大提高，器件性能均勻性也有提高，最好性能與最差性能跨度大約為一個數(shù)量級；圖5是實施例5中制備的最優(yōu)器件的雙向轉(zhuǎn)移曲線圖，可以看出基本不存在遲滯效應(yīng)；圖6是實施例5中制備的最優(yōu)器件的輸出曲線圖。實施例f 4和實施例61分別制備的單個有機(jī)薄膜晶體管器件的20倍偏光顯微鏡圖與圖3類似，也表明Tips-并五苯的結(jié)晶性較好，這里就不一一贅述；實施例f 4和實施例6 8分別制備的多個有機(jī)薄膜晶體管器件的收率分別為92%、86%、91%、94%、90%、91%和84%?？梢娖骷氖章瘦^高，并且器件性能較均勻。
采用現(xiàn)有技術(shù)的旋涂工藝制作的有機(jī)薄膜晶體管器件，圖7為對比例I制備的有機(jī)薄膜晶體管器件的雙向轉(zhuǎn)移曲線圖，圖8是對比例I中制備的有機(jī)薄膜晶體管器件的輸出曲線圖，可以看出該器件性能差，歐姆接觸不好，且存在很大的遲滯效應(yīng)。對比例2采用旋涂方法制備有機(jī)薄膜晶體管，旋轉(zhuǎn)過程中，它們會因為各自線速度的不同而產(chǎn)生差異，靠近中心的器件和結(jié)晶性較好，但邊緣和角落的器件就相差甚遠(yuǎn)，即邊緣或角落里的親水區(qū)域內(nèi)Tips-并五苯和PMMA都裸露在外，高分子聚合物層不能很好地分配到有機(jī)半導(dǎo)體層和柵絕緣層之間，圖9為其中一個不均勻器件的偏光顯微鏡圖，左下角亮區(qū)為Tips-并五苯堆積的地方，而圖中上部區(qū)域的Tips-并五苯的結(jié)晶情況遠(yuǎn)沒有亮區(qū)好。圖10為對比例2制備的一個結(jié)晶方向雜亂無章器件的偏光顯微鏡圖，可以看出首先結(jié)晶不均勻，其次在亮區(qū)和圖中上部區(qū)域都沒有所謂的結(jié)晶方向性。圖11是對比例2的制備的多個有機(jī)薄膜晶體管器件的轉(zhuǎn)移曲線圖，其中，器件的工作概率為58/216=26.85%，器件收率很小，而且性能參差不齊，最好器件與最差器件跨度大于三個數(shù)量級。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括: 在基片上形成柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極； 其中，形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的步驟包括: 將溶解有用于形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液進(jìn)行刮涂形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，在所述將溶解有用于形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液進(jìn)行刮涂形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的刮涂過程中，刮板與基片的所有接觸點的線速度相同。
3.如權(quán)利要求2所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述線速度是選自0.5mm/s^5cm/s中的任一速度。
4.如權(quán)利要求3所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述線速度為5mm/So
5.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，在所述形成有機(jī)半導(dǎo)體層之前還包括:在基片上形成親水區(qū)域和疏水區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述在基片上形成柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極具體包括: 在基片表面形成柵電極； 在形成有柵電極的基片表面覆蓋柵絕緣層； 在柵絕緣層表面形成有機(jī)半導(dǎo)體層； 在有機(jī)半導(dǎo)體層表面形成源漏電極。
7.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述在基片上形成柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極具體包括: 在基片表面形成源漏電極； 在形成有源漏電極的基片表面覆蓋有機(jī)半導(dǎo)體層； 在有機(jī)半導(dǎo)體層表面形成柵絕緣層； 在柵絕緣層表面形成柵電極。
8.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述溶液中還溶解有高分子聚合物絕緣材料。
9.如權(quán)利要求8所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)半導(dǎo)體材料為6，13-雙(三異丙基硅烷基乙炔基)并五苯，所述高分子聚合物絕緣材料為聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，所述6，13-雙(三異丙基硅烷基乙炔基)并五苯和高分子聚合物絕緣材料的質(zhì)量比為1:1，所述6，13-雙(三異丙基硅烷基乙炔基)并五苯和高分子聚合物絕緣材料在所述溶液中的總質(zhì)量百分濃度為2%。
10.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述溶液的溶劑為氯苯或二氯苯。
11.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述基片為硅基片、玻璃基片或塑料基片。
12.—種有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，包括依次排列的柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極，其中，所述有機(jī)半導(dǎo)體層通過如權(quán)利要求1-11中任一項所述的方法制備。
13.一種有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，包括依次排列的源漏電極、有機(jī)半導(dǎo)體層、柵絕緣層和柵電極，其中，所述有機(jī)半導(dǎo)體層通過如權(quán)利要求1-11中任一項所述的方法制備。
14.一種應(yīng)用于如權(quán)利要求1所述的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法的制備裝置，其特征在于，包括:刮板和移動控制裝置，其中，所述移動控制裝置用于控制刮板與基片接觸，并控制刮板相對基片移動； 通過刮板將溶解有用于形成有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液刮涂在基片上。
15.如權(quán)利要求14所述的制備裝置，其特征在于，所述移動控制裝置包括: 固定刮板的固定器和放置基片的傳送帶。
16.如權(quán)利要求14所述的制備裝置，其特征在于，所述移動控制裝置包括: 移動刮板的移動器和放置基片的平臺。
17.如權(quán)利要求14所述的制備裝置，其特征在于，所述刮板為硅橡膠刮板。
18.如權(quán)利要求14所述的制備裝置，其特征在于，在刮板朝向基片的一面設(shè)置有滴液 □。
全文摘要
本發(fā)明涉及液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法和一種制備裝置。所述有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，包括在基片上形成柵電極、柵絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極；其中，形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的步驟包括將溶解有用于形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液進(jìn)行刮涂形成所述有機(jī)半導(dǎo)體層。采用本發(fā)明技術(shù)方案，由于在刮涂過程中，溶液在基片每行或每列的受到的橫向剪切力一致，刮涂形成的溶液的厚度一致，每個器件所處的狀態(tài)平等，避免了采用旋涂工藝時受到向心力影響而導(dǎo)致基片邊緣和中心的差異性，提高了有機(jī)薄膜晶體管器件的良率。
文檔編號H01L51/10GK103151461SQ201310062429
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者邱龍臻, 馮翔, 王向華, 劉則 申請人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司