本發(fā)明屬于有機場效應晶體管的制備方法領域，尤其涉及到一種改善柔性打印有機薄膜晶體管的制作方法。

背景技術：

無機電子器件問世以后，基于有機半導體的電子器件的應用前景隨著時間的推移而越發(fā)廣闊，比如有機太陽能電池、有機發(fā)光二極管、有機場效應晶體管、有機光電存儲器等納米器件。其中，有機場薄膜晶體管，簡稱organic thin-film transistor(OTFT)，在經歷了多年的調查研究后，其頗具吸引力的特征逐漸映入大眾眼簾。

OTFT的獨特優(yōu)勢在于它可實現(xiàn)大面積機械柔性顯示，同時擁有高性能、低功耗、低成本和易加工等技術特點，作為顯示器色彩豐富清晰。如今對于OTFT的追求之一在于進一步地縮短響應時間提升其性價比，諸多的努力也使得OTFT在環(huán)境生物等領域的傳感檢測方面有用武之地。比如，Narayan和他的團隊最初研究出的一種基于poly(3-octylthiophene-2,5-diyl)的OTFT光傳感器，就已經可以獲得100的開關電流的比(K.S.Narayan and N.Kumar,Appl.Phys.Lett.2001,79,1891-1893).。由此，各國各公司、高等院校和科研院所開始緊張密集地研究，以角逐這個行業(yè)的龍頭老大，爭取研發(fā)OTFT應用產品的一席之地。

OTFT中使用的有機材料基本可分為兩類，一是聚合物，比如商業(yè)化藥品poly(3-hexylthiophene)，簡稱P3HT；另一類則是小分子，典型例子則是并五苯。由于眾多聚合物中強大的π-π鍵間作用可以大大促進載流子的傳輸，越來越多的研究致力于各種能改善OTFT載流子遷移率、電流開關比、閾值電壓和亞閾值擺幅等性能參數(shù)的有機新型功能材料的使用。為了進一步增強OTFT性能，努力工作主要集中在以下幾個方面：(1)研究探尋合成路線以構建出更利于載流子傳輸?shù)牟牧夏Ｐ?，主要用于活性層、介電層和部分修飾層材料材料?2)與傳統(tǒng)的涂膜技術相比較，溶液法等新型途徑獲得的有機薄膜在大面積、低成本的OTFT器件制備技術中更有潛在優(yōu)勢。甚至在2014年，S.Tiwari等人發(fā)現(xiàn)懸浮膜轉移法獲得的OTFT電學性能比旋涂膜法制備的器件效果更佳(S.Tiwari,W.Takashima,S.Nagamatsu,S.K.Balasubramanian,and R.Prakash,J.Appl.Phys.2014,116,094306)。(3)由于載流子流經的活性層與介電層的距離僅為幾個分子的厚度，所以半導體和介電層的界面效應成為改善OTFT性能的重要方式之一，通過適當?shù)慕缑嫘揎椈蜃越M裝處理可以顯著提升其載流子遷移率(X.Zhao,Q.Tang,H.Tian,Y.Tong,and Y.Liu,Org.Electron.2015,16,171-176)。(4)此外，越來越多的小組開始在活性層中摻雜各種有機分子，以此進一步增強其導電性。不同有機材料的摻雜濃度會導致OTFT活性層表面形貌的變化，部分還會由于結晶度的差異影響其性能(H.Kleemann,C.Schuenemann,A.A.Zakhidov,M.Riede,B.Lüssem,and K.Leo,Org.Electron.2012,13,58-65)。

雖然我國的科研水平與發(fā)達國家?guī)缀跬剑荗TFT經典活性層材料的單一使用使得性價比無法進一步提升，導致基于OTFT器件的產業(yè)化生產應用明顯不足。

技術實現(xiàn)要素：

解決的技術問題：針對傳統(tǒng)經典材料的頻繁使用致使制備成本過高、制備OTFT工藝手段較為復雜、傳統(tǒng)器件能耗太大等技術問題，本發(fā)明提供一種改善柔性打印有機薄膜晶體管的制作方法，成本低廉，工藝簡單，能耗較低。

技術方案：一種改善柔性打印有機薄膜晶體管的制作方法，包括以下步驟：

步驟一：將相片紙分別用去離子水和氮氣清理表面；

步驟二：將經過步驟一處理的相片紙置于培養(yǎng)皿中放入真空干燥箱加熱；

步驟三：在經過步驟二處理的相片紙上打印銀電極，將相片紙置于培養(yǎng)皿中放入真空干燥箱加熱；

步驟四：將BFTII和P3HT混合后用氯仿做溶劑配成混合溶液，在所述混合溶液打印在經過步驟三處理的相片紙上的銀電極溝道中，然后進行熱退火處理，BFTII的分子結構如下：

步驟五：在經過步驟四處理的相片紙上打印介電層，將相片紙置于培養(yǎng)皿中放在真空干燥箱中加熱；

步驟六：涂紫外固化膠進行紫外固化，蓋上玻璃片后封裝完畢。

作為優(yōu)選，所述相片紙切割尺寸為1.6cm×1.4cm。

作為優(yōu)選，步驟三中所述銀電極為邊柵結構，所述邊柵結構包括柵極、漏極、源極和溝道，所述溝道長度為80μm，寬度為8000μm。

作為優(yōu)選，步驟四中所述混合溶液中BFTII和P3HT的總質量與氯仿的體積比為4mg/mL。

作為優(yōu)選，步驟四中所述BFTII占BFTII和P3HT總質量的百分比為0～40％。

作為優(yōu)選，步驟四中所述BFTII占BFTII和P3HT總質量的百分比為10％。

作為優(yōu)選，步驟四中所述熱退火溫度為100℃，真空退火10分鐘。

有益效果：本發(fā)明制造成本低，工藝簡單，通過在新型低聚OTFT活性層材料中摻雜聚合物和熱退火方法，即可使得OTFT在保持較低閾值電壓的條件下，載流子遷移率提升兩個以上數(shù)量級，開關比也能上升一個數(shù)量級，適于大規(guī)模產業(yè)化應用。

附圖說明

圖1制得的銀電極示意圖。

圖2制得的OTFT的結構示意圖。

圖3純BFTII活性層的原子力顯微圖像。

圖4 BFTII活性層在10％P3HT摻雜濃度下的原子力顯微圖像。

圖5制得的性能最佳OTFT器件為P3HT在活性層中摻雜濃度10％時的轉移特性曲線。

圖6制得的性能最佳OTFT器件為P3HT在活性層中摻雜濃度10％時的輸出特性曲線。

圖7 OTFT載流子遷移率在不同P3HT摻雜濃度下的比較。

圖8 OTFT電流開關比在不同P3HT摻雜濃度下的比較。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。

實施例1

本發(fā)明提供了一種改善柔性打印有機薄膜晶體管的制作方法，方案的實施主要包括基底材料的選擇，納米銀墨水的配制、活性層墨水的配制、介電層墨水的配制、活性層的制備、銀電極的制備、介電層的制備、熱退火處理和產品封裝等，制得的銀電極示意圖如圖1所示，所述銀電極由柵極、源極、漏極和溝道組成，在同一平面內，柵極電壓的變化可以很好的調控源漏電流，所述銀電極為邊柵結構，設計溝道長度為80μm，寬度為8000μm。制得的OTFT的結構示意圖如圖2所示，從下向上依次為相片紙基底、銀電極、摻雜的活性層(P3HT+BFTII)和介電層?；撞牧霞瓤梢赃x擇相片紙，也可以選擇玻璃、硅片，又可以選擇其他柔性基底材料，如PC、PET塑料等?；撞牧系倪x擇主要是根據(jù)目標產品的需求來衡量，如果要用作貼合可變形的傳感檢測或顯示板，柔性基底更為合適；如果用做透明發(fā)光，最為合適的是玻璃基底。本發(fā)明選擇了相片紙做為基底，電極采用邊柵結構。

本發(fā)明所述方法具體步驟如下：相片紙切割尺寸為1.6cm×1.4cm，將相片紙分別用去離子水和氮氣清理表面。清理后的相片紙置于培養(yǎng)皿中放入真空干燥箱，在40℃下烘3小時后取出；在取出后的相片紙上打印銀電極，之后將相片紙置于培養(yǎng)皿中放入真空干燥箱，在40℃下烘3小時后取出；以氯仿做溶劑，將P3HT和BFTII作為溶質，配成溶液的濃度為4mg/mL，P3HT占溶質總質量百分比從0％～40％每10％增加一次進行比較，將配制好的混合溶液分別在相片紙的銀電極溝道中打印，打印過程中確保溶液與溝道兩邊接觸良好，將打印好的相片紙在100℃的溫度下真空退火10分鐘。經過退火處理后，在相片紙上打印介電層，之后將相片紙置于培養(yǎng)皿中放入真空干燥箱，在40℃下烘3小時后取出，OTFT初步制作完成。

參照圖3，隨著活性層摻入的P3HT濃度從0變化到40％。圖3中BFTII活性層的原子力顯微圖像顯示出純BFTII分子呈現(xiàn)棒狀堆疊的狀態(tài)，相互之間有很多空隙，隨著活性層摻入的P3HT濃度從0逐漸增加的過程中，P3HT分子逐漸填充進了之前的空隙之間，使得表面愈加平整，如圖4所示，BFTII活性層在10％的P3HT摻雜濃度下載流子遷移率最高，相比純的BFTII活性層提高一個數(shù)量級，開關比也有所提高，為最佳效果濃度。

所述活性層材料BFTII是一種新型低聚有機半導體，其最高占據(jù)分子軌道能級(HOMO)和最低未占據(jù)分子軌道能級(LUMO)分別為-5.09eV和-3.60eV，作為OTFT的活性層能表現(xiàn)出很好的場效應特性。

用測試臺探針分別連接OTFT的三個電極并通過Keithley源表能夠對制得的OTFT進行電學性能測試，性能最佳OTFT器件為P3HT在活性層中摻雜濃度10％時的情況，其轉移特性曲線和輸出特性曲線分別見圖5和圖6，遷移率達到1.25×10-2cm²V^-1s^-1，同時電流開關比也達到2×10⁴。各OTFT載流子遷移率和電流開關比在不同P3HT摻雜濃度下的比較分別見圖7和圖8，當P3HT摻雜濃度為10％，載流子遷移率相比未摻雜時提升了一個數(shù)量級，開關比也提升很多，繼續(xù)摻雜至40％則又逐漸減小。

測試完畢后，在四周涂上紫外固化膠，蓋上蓋玻璃，紫外固化，即完成了封裝。