本發(fā)明涉及有機(jī)場效應(yīng)晶體管領(lǐng)域，尤其涉及一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著微電子產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，各種各樣的光電器件大大推動了社會文明的進(jìn)步和發(fā)展。目前我們常用的大部分光電器件主要是由傳統(tǒng)的砷化嫁、鍺、硅等無機(jī)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的，然而此類無機(jī)半導(dǎo)體材料存在著加工成本高、攜帶不方便、制備工藝復(fù)雜等一系列缺點(diǎn)。相比無機(jī)半導(dǎo)體材料而言，有機(jī)半導(dǎo)體材料具有以下優(yōu)勢：（一）有機(jī)半導(dǎo)體材料具有出色的彈性和柔韌性，可以很好的兼容輕質(zhì)塑料襯底并且在低溫下制備柔性有機(jī)光電器件；（二）由于有機(jī)材料種類繁多，因此可以通過改變分子結(jié)構(gòu)來調(diào)控材料的各種物理化學(xué)特性，從而達(dá)到調(diào)控半導(dǎo)體器件性能的目的；（三）有機(jī)半導(dǎo)體材料可以采用新型的溶液法、印刷或者打印加工技術(shù)來大面積制備成本低廉的有機(jī)光電子電路與器件。因此，在過去的二十年里，有機(jī)半導(dǎo)體材料被廣泛的應(yīng)用于有機(jī)場效應(yīng)晶體管、有機(jī)發(fā)光二極管，以及太陽能電池等領(lǐng)域中。其中，有機(jī)場效應(yīng)晶體管由于具有制造成本低、工藝簡單、可低溫大面積生產(chǎn)等優(yōu)勢，在柔性電路、電子紙、光電探測器、有源矩陣顯示的驅(qū)動電路等方面有著巨大的應(yīng)用價值而受到廣泛關(guān)注。

聚(3-己烷基噻吩)（P3HT）是具有噻吩重復(fù)單元，確定的分子量和確定的結(jié)構(gòu)的一種低聚物，近十幾年來被廣泛應(yīng)用于有機(jī)電子器件中。它的獨(dú)特優(yōu)勢主要有:（一)它具有確定的分子結(jié)構(gòu)且結(jié)構(gòu)簡單，容易制得；（二）它的溶解性好，有利于溶液加工成膜；（三) 具有較高的結(jié)晶度，對氧氣和水都有較高的穩(wěn)定性。然而，在溶液加工過程中，P3HT的結(jié)晶度相對較低，導(dǎo)致其遷移率相對較低。因此，如何提高P3HT在有機(jī)場效應(yīng)晶體管中的遷移率，成為使其能更廣泛的應(yīng)用于有機(jī)電子領(lǐng)域的重點(diǎn)解決問題。近年來，不同的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一些改善P3HT的遷移率的方法，如：在絕緣層襯底進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫘揎棧贿x擇不同的溶劑溶解P3HT以及旋涂法制備薄膜后選擇不同的退火溫度等。除此之外，由于可溶液加工，分子摻雜的方法得到了更多的關(guān)注。一些無機(jī)納米顆?；蛴袡C(jī)小分子已經(jīng)被摻雜到P3HT體系中提高其有機(jī)場效應(yīng)晶體管的遷移率。然而，這些無機(jī)納米顆?；蛴袡C(jī)小分子需要復(fù)雜的制備步驟，嚴(yán)苛的制備條件，增加了器件的制備難度和制造成本。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有有機(jī)場效應(yīng)晶體管中P3HT遷移率較低的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，包括步驟：

A、在基底上依次沉積柵極和絕緣層；

B、在絕緣層上沉積復(fù)合物半導(dǎo)體層；其中，所述復(fù)合物半導(dǎo)體層的材料為金納米棒與P3HT溶液的混合液；

C、在復(fù)合物半導(dǎo)體層上沉積源漏電極。

所述的有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，所述金納米棒的長寬比為（1~5）:1。

所述的有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，所述金納米棒為經(jīng)過配體表面修飾后的金納米棒。

所述的有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，所述配體為烷基胺、烷基硫醇、苯胺、苯硫醇中的一種。

所述的有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，所述基底為PET薄膜基底。

所述的有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，所述柵極的材料為圖案化的銀。

所述的有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，所述絕緣層的材料為氧化鋁。

所述的有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，所述源漏電極的材料為金。

所述的有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，所述基底的厚度為100μm。

一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管，其中，采用如上任一所述的有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法制備而成。

有益效果：本發(fā)明將金納米棒摻雜到P3HT溶液中制備有機(jī)薄膜場效應(yīng)晶體管，工藝簡單，成本低廉，有效的提高了P3HT的遷移率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法較佳實(shí)施例的流程圖。

圖2為本發(fā)明表面修飾的金納米棒的合成示意圖。

圖3為本發(fā)明的一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明的一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法較佳實(shí)施例的流程圖，如圖所示，其包括步驟：

S100、在基底上依次沉積柵極和絕緣層；

上述步驟S100中，在基底上沉積柵極，所述基底可以為但不限于PET薄膜基底，所述基底的厚度可以為100μm 厚，所述柵極的材料可以為圖案化的銀。

接著在柵極上沉積絕緣層，所述絕緣層的材料可以為氧化鋁，所述絕緣層的厚度可以為30納米。

S200、在絕緣層上沉積復(fù)合物半導(dǎo)體層；其中，所述復(fù)合物半導(dǎo)體層的材料為金納米棒與P3HT溶液的混合液；所述金納米棒與P3HT的質(zhì)量比為1:（4~6），例如，金納米棒與P3HT的質(zhì)量比可以為1:5。

上述步驟S200具體為，在絕緣層上旋涂金納米棒與P3HT溶液的混合液，并在100~150℃下退火，制得復(fù)合物半導(dǎo)體層。例如，在絕緣層上以1200轉(zhuǎn)每分鐘的速度旋涂金納米棒與P3HT溶液的混合液，并在125℃下退火，制得復(fù)合物半導(dǎo)體層。

本發(fā)明所述復(fù)合物半導(dǎo)體層的材料為金納米棒與P3HT溶液的混合液。本發(fā)明采用金納米棒摻雜P3HT，相對于襯底表面修飾等方法，分子摻雜的方法由于其對溶液加工工藝的良好兼容性，有利于在柔性襯底上大面積制備性能良好的有機(jī)場效應(yīng)晶體管。相對于有機(jī)小分子以及一些無機(jī)納米顆粒而言，金納米顆粒合成簡單，能在不同的有機(jī)溶劑中穩(wěn)定分散，化學(xué)穩(wěn)定性好。在P3HT溶液中引入金納米棒制備有機(jī)場效應(yīng)晶體管，由于金納米棒的形貌尺寸均一可控，摻雜金納米棒可以有效的提高P3HT薄膜（即復(fù)合物半導(dǎo)體層）的結(jié)晶度，并優(yōu)化P3HT分子在P3HT薄膜中的取向。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還可以采用不同長寬比的金納米棒摻雜P3HT溶液，以更好地提高器件遷移率。所述金納米棒的長寬比可以為（1~5）:1，例如，所述金納米棒的長寬比可以為3:1。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述金納米棒可以為經(jīng)過配體表面修飾后的金納米棒。即本發(fā)明還可以采用不同配體對金納米棒的表面進(jìn)行修飾，這是因?yàn)閷鸺{米棒表面修飾，可以調(diào)控金納米棒的電荷傳輸性能，實(shí)現(xiàn)對復(fù)合物半導(dǎo)體層整體性能的有效提高，利于器件遷移率的提高。優(yōu)選地，本發(fā)明所述配體可以為但不限于不同鏈長的烷基胺、烷基硫醇、不同取代的苯胺、苯硫醇等中的一種。結(jié)合圖2所示，金屬鹽在還原劑和表面穩(wěn)定劑作用下，合成金納米棒，接著金納米棒再在表面穩(wěn)定劑作用下，合成表面修飾的金納米棒。所述表面穩(wěn)定劑（即配體）可以使金納米棒合成表面修飾的金納米棒，從而使金納米棒在溶液中穩(wěn)定分散。

本發(fā)明可以采用液相法合成不同長寬比的金納米棒，用不同的配體對金納米棒的表面進(jìn)行修飾，本發(fā)明金納米棒合成方法簡單，制備容易。

S300、在復(fù)合物半導(dǎo)體層上沉積源漏電極（源極和漏極）。

上述步驟S300中，通過掩膜版在復(fù)合物半導(dǎo)體層兩端上依次沉積源極和漏極。其中，所述源極和漏極的材料可以均為金，所述源極和漏極的溝道長度/寬度= 30微米/ 1000微米。

基于上述方法，本發(fā)明還提供一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管，其中，采用如上任一所述的有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備方法制備而成。

圖3為本發(fā)明的一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，自下而上依次包括基底1、柵極2、絕緣層3、復(fù)合物半導(dǎo)體層4、復(fù)合物半導(dǎo)體層4兩端上依次沉積的源極5和漏極6；其中，所述復(fù)合物半導(dǎo)體層4的材料為金納米棒與P3HT溶液的混合液。本發(fā)明有機(jī)場效應(yīng)晶體管具有高的P3HT遷移率，并且其制備工藝簡單、成本低廉。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管及其制備方法，本發(fā)明通過在P3HT溶液中引入金納米棒制備有機(jī)場效應(yīng)晶體管，一方面由于金納米棒的形貌尺寸均一可控，摻雜金納米棒可以有效的提高P3HT薄膜的結(jié)晶度，并優(yōu)化P3HT分子在P3HT薄膜中的取向。另一方面，通過引入不同配體對金納米棒的表面進(jìn)行修飾，可以調(diào)控其電荷傳輸性能，這將有利于有機(jī)場效應(yīng)晶體管遷移率的提高。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。