賽貝克系數(shù)測量結構、測量結構制備方法及測量方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機半導體器件的技術領域，尤其設及一種測量結構、該測量結構制 備方法W及采用該測量結構測量熱電賽貝克系數(shù)的方法。
【背景技術】
[0002] 有機半導體材料具有柔性、透明、低成本、可大面積制造等優(yōu)點，具有廣闊的應用 前景。過去20年里，有機半導體材料取得了巨大的進展，各種基于有機半導體材料的器件 不斷涌現(xiàn)，例如有機薄膜晶體管、有機太陽能電池、有機場效應晶體管等。目前，國外已經(jīng)開 始出現(xiàn)柔性、透明、可印刷制造的射頻電子標簽等低端應用產(chǎn)品?；谟袡C半導體的薄膜 晶體管，是柔性、透明電子電路中最核屯、的元件，其器件性能不斷提升，器件遷移率可達到 0. 1~10 ]im/cm2s，器件工作電壓可降低到5V左右。
[0003] 一般地，溫度和柵電壓依賴的場效應遷移率是一種最為常用的描述有機薄膜晶體 管（OTFT)性能的手段。但是，當晶體管的溝道長度不斷減小，操作電壓不斷下降時，界面的 接觸效應對于場效應遷移率將產(chǎn)生嚴重的影響。為了能夠更加準確的表征有機半導體材料 的特性，需要開發(fā)一些新的方法。
[0004] 賽貝克系數(shù)是表征有機半導體材料特性的另一個重要的參數(shù)。由于賽貝克電壓是 與界面接觸無關的量，因此，相對于場效應遷移率，賽貝克系數(shù)將更加能反映有機半導體材 料的本征特性。為了能夠通過賽貝克系數(shù)合理地表征有機半導體材料的特性，前提條件是 需要能夠從實驗上準確測量其值。目前關于有機半導體材料賽貝克系數(shù)的研究還在不斷地 發(fā)展中，相關的技術手段還有待于深入的研究。

【發(fā)明內容】

[0005] 由上所述，本發(fā)明的目的在于針對目前有機半導體材料在熱電特性上研究的不 足，提供一種能高效、穩(wěn)定、低成本地測量有機半導體材料賽貝克系數(shù)的方法。
[0006] 為此，本發(fā)明提供了一種測量結構，包括絕緣襯底、柵電極、柵絕緣層、有機半導體 材料的有源層，其中，多個溫度傳感器連接線分別連接至有源層的源漏區(qū)，多個溫度控制線 分別連接至與源漏區(qū)相連的多個溫度傳感器連接線的一部分。
[0007] 其中，絕緣襯底材料為表面帶絕緣層的半導體襯底、SOI襯底、A1N、藍寶石、玻璃、 塑料。
[000引其中，柵電極和/或溫度傳感器連接線和/或溫度控制線的材料為金屬、所述金屬 的合金、所述金屬的導電氧化物、所述金屬的導電氮化物、所述金屬的導電娃化物。其中，所 述金屬選自Pt、Au、W、Pd、Cu、Ag、Ni、A1、Ti、Ta、Co、Ir、化的任一種或其組合。
[0009] 其中，柵絕緣層材料為PMM。
[0010] 其中，柵電極和/或溫度傳感器連接線和/或溫度控制線的寬度為1~2mm，厚度 為 100 ~500nm。
[0011] 其中，絕緣襯底厚度為1~10mm。
[0012] 其中，有源層長度為1~10mm，寬度為100ym~1mm，厚度為500~lOOOnm。
[0013] 其中，相鄰溫度傳感器連接線之間間距為10~500ym。
[0014] 其中，相鄰溫度控制線之間間距為lOOnm~500ym。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種測量結構制備方法，包括；在絕緣襯底上形成柵電極、柵絕緣 層、有機半導體材料的有源層；在絕緣襯底上形成多個溫度傳感器連接線，分別連接至有源 層的源漏區(qū)；在絕緣襯底上形成多個溫度控制線，分別連接至與源漏區(qū)相連的多個溫度傳 感器連接線的一部分。
[0016] 其中，柵電極和/或多個溫度傳感器連接線和/或多個溫度控制線的制備方法為 電子束蒸發(fā)、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積、磁控瓣射方法。
[0017] 其中，柵絕緣層制備方法為電子束蒸發(fā)、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉 積、磁控瓣射、噴涂、絲網(wǎng)印刷、凝膠-溶膠。
[001引其中，有源層制備方法為機械剝離、化學氣相沉積。
[0019] 本發(fā)明進而提供了一種使用如上所述的測量結構測量有機半導體材料賽貝克系 數(shù)的方法，包括：使用四端接觸法測量所述測量結構的有機半導體材料的電阻值；將測得 電阻值轉換成有機半導體材料的溫度值；測量溫度傳感器連接線的熱電壓；采用W下公式 計算有機半導體材料的賽貝克系數(shù)：
[0020] 其中，通過使用步進溫度掃描法和在等溫條件下測量獲得的電阻值對溫度值進行 校正。
[0021] 其中，所述測量結構置于高真空條件下。
[0022] 依照本發(fā)明的測量結構、制備方法和測量方法，在有機半導體層源漏兩側形成多 個溫度傳感器連接線、W及分別連接至源漏兩側溫度傳感器連接線的溫度控制線，通過四 端接觸法測量樣品的溫度和電壓進而測算樣品的賽貝克系數(shù)，W高效低成本方式提高了測 量精度。
【附圖說明】
[0023]W下參照附圖來詳細說明本發(fā)明的技術方案，其中：
[0024] 圖1為依照本發(fā)明的測量結構的透視圖；
[0025] 圖2為依照本發(fā)明的測量結構制備方法的分步透視圖。
【具體實施方式】
[0026]W下參照附圖并結合示意性的實施例來詳細說明本發(fā)明技術方案的特征及其技 術效果，公開了能高效、穩(wěn)定、低成本地測量有機半導體材料賽貝克系數(shù)的方法。需要指出 的是，類似的附圖標記表示類似的結構，本申請中所用的術語"第一"、"第二"、"上V嚇"等 等可用于修飾各種器件結構或制造工序。該些修飾除非特別說明并非暗示所修飾器件結構 或制造工序的空間、次序或層級關系。
[0027] 如圖1所示，為依照本發(fā)明的測量有機半導體材料賽貝克系數(shù)的測量結構的透視 圖。其包括絕緣襯底11、在絕緣襯底11上的柵電極12、在柵電極12上的柵絕緣層13、在柵 絕緣層13上并且橫跨了柵絕緣層13和柵電極12的有機半導體有源層（圖中并未采用附圖 標記標出）。多個（在本發(fā)明優(yōu)選實施例中為四個，此外也可W是更多的六個、八個、十個、 十二個等等）溫度傳感器連接線14、15、16、17布置在絕緣襯底11上，分別連接有機半導體 有源層的源區(qū)和漏區(qū)（圖1中柵極12左側例如為源極區(qū)，右側例如為漏極區(qū)）并將其進一 步連接至外設的溫度傳感器（未示出）。并且優(yōu)選地，多個溫度傳感器連接線用作OTFT的 源漏電極。進一步優(yōu)選地，多個溫度傳感器連接線為偶數(shù)個并且對稱分布。多個溫度控制 線18、19連接至多個溫度傳感器連接線的一部分并進一步連接至外設的溫度控制器（例如 為可調電壓源和/或電流源，未示出，通過調節(jié)有源層上電流和/或電壓從而變更加熱或冷 卻方式，進而達到控制溫度的目的），在本發(fā)明優(yōu)選實施例中為位于同一側的溫度傳感器連 接線15、17。
[002引其中，絕緣襯底11材質可W是帶有表面絕緣層的半導體襯底，例如帶有200nm厚Si02絕緣層的Si襯底，例如SOI襯底，也可W是A1N、藍寶石、玻璃、塑料等全部由絕緣材料 構成的襯底。絕緣襯底11厚度例如為1mm~10mm。
[0029] 其中，柵電極11、溫度傳感器連接線14/15/16/17、溫度控制線18/19材質可W是： 選自Pt、Au、W、Pd、Qi、Ag、Ni、Al、Ti、Ta、Co、I;r、ai的金屬，該些金屬的合金，該些金屬的導 電氮化物（例如TiN、TaN、WN等），該些金屬的導電氧化物（例如Ir0x、IT0、IZ0、IGZ0、AZ0 等），或該些金屬的導電娃化物（例如NiSi、PtSi、TiSi、WSi、CoSi等）。優(yōu)選地，溫度傳感 器連接線14/15/16/17的電導率大于柵電極11、溫度控制線18/19的電導率（相應地，其電 阻率較?。鴸烹姌O11、溫度控制線18/19的熱導率大于溫度傳感器連接線14/15/16/17 的熱導率（相應地，其熱阻率較小）。在本發(fā)明一個優(yōu)選實施例中，柵電極、溫度控制線為 Pt、Au、Ag、化等材質（優(yōu)選為與化的合金，或至少包括化的子層），而溫度傳感器連接線 為Pt、Au、Ag材質，如此可W有效地提高溫度測量的準確性。
[0030] 其中，柵電極11的寬度（沿0TFT溝道區(qū)延伸方向的尺度）為1mm~2mm，厚度為 100皿~500皿。溫度傳感器連接線14/15/16/17、溫度控制線18/19的寬度（沿垂直于 0TFT溝道區(qū)延伸方向的尺度）可W是1mm~2mm，厚度為100皿~500皿。相同一側（例 如均連接源極或漏極）的溫度傳感器連接線（例如16、17,或者14、15)之間間距為10~ 500ym。連接至不同側溫度傳感器連接線（例如15與17)的溫度控制線18、19之間間距 為lOOnm~500ym。
[0031] 其中，有機半導體有源層的材料為待測量的有機半導體，例如包含具有特定分子 量的共輛聚合有機物、諸如共輛低聚物、多環(huán)芳香姪（如多并苯（并五苯）、多締）；例如獻 酸氯化物，諸如C證C、FieC證C、NiPc、Co化、ZnPc、&化、TiOPc、VOPc、FieZnPc、并五苯；例如 雙獻菁金屬、&化、CoNc、化化、ZnNc、Ni化等；例如有機巧氧自由基半導體層，諸如2-巧 基-4, 4, 5, 5-四甲基咪挫咐-1-氧基自由基；例如嗟町晚酬衍生物；例如Ce。等等。有機半 導體有源層