生物，并三苯及其衍生物，菲及其衍生物等)，也包括η型有機半導(dǎo)體(如氮雜苯并菲及其衍生物、萘酰亞胺及其衍生物等)。所述的金屬電極除了 Au和Cu之外，還可以是Ag, Ni, Al, Mg, Ca等。
[0053]由于接觸電阻和金屬電極的費米能級與P型半導(dǎo)體的HOMO能級(或價帶)之間的能級失配密切相關(guān)，為了解釋VOx的上述效應(yīng)，本發(fā)明用開爾文探針研究了 VOx包覆Cu電極后功函數(shù)的變化。如果金屬電極的費米能級比P型半導(dǎo)體的HOMO能級高(在考慮金屬/有機界面偶極之后)，則會在金屬/有機界面形成大的空穴注入勢皇，從而導(dǎo)致空穴注入效率降低，器件表現(xiàn)出大的接觸電阻。如圖1O所示，隨著VOx厚度的增加，VOx包覆的Cu功函數(shù)單調(diào)遞增，并且，前40 cycle的VOx使其功函迅速增長，這表明VOx可以有效地增加金屬電極的功函數(shù)，從而解釋了40 cycle的VOx可以有效降低器件的接觸電阻。另一方面，繼續(xù)增加VOx厚度時，功函數(shù)只有緩慢的增加。由于ALD沉積所得到的VOx薄膜具有較高的電阻，所以當VOx作為空穴注入層超過一定厚度時，VOx本身的電阻將會在器件的接觸電阻中占主導(dǎo)。因此，當進一步增加VOx厚度時，器件的接觸電阻又開始增大。
[0054]由于有機電子器件的性能通常容易受到水分和氧氣的嚴重影響而下降，因此，本發(fā)明還研究了 ALD包覆VOx后對器件儲存壽命的影響。利用ALD技術(shù)在有機電子器件上包覆一層Al2O3鈍化層可以有效阻隔水分和氧氣，因此被廣泛用于有機電子器件的封裝。由于ALD沉積的薄膜通常是非常均勻致密的，需要使ALD沉積的超薄的VOx空穴注入層可以在一定程度上阻隔水分和氧氣。事實上，盡管ALD沉積的VOx薄膜只有數(shù)個納米厚，但這種對有機電子器件性能的保護效應(yīng)的確是存在的。如圖11至圖13所示，ALD VOx修飾的三種類型的OFET器件相對于沒有進行修飾的器件都表現(xiàn)出更好的性能保持能力(歸一化的場效應(yīng)迀移率)，并且越厚的VOx越有利于器件性能的保持。這表明VOx同時也是一種良好的阻隔水分和氧氣的材料。事實上，本發(fā)明找到了ALD修飾VOx作為空穴注入層的最佳厚度(Inm?5nm，如2.5nm)后，可以再用ALD沉積一層Al2O3鈍化層來達到器件封裝的目的。為了驗證這個方案，本發(fā)明在ALD修飾最佳厚度的VOx空穴注入層的三種OFETs器件上再用低溫ALD技術(shù)包覆一層約30nm的Al203鈍化層。如圖11至圖13所示，這種雙ALD方法達到了良好的的封裝效果，所有經(jīng)過這種雙ALD方法封裝的器件場效應(yīng)迀移率在30天都保持在83%以上，清晰地表明了這種聯(lián)合型ALD技術(shù)的有效性。
[0055]本發(fā)明選用具有高揮發(fā)性和高反應(yīng)活性的tetraki s (dimethylamino )vanadium( V(dma) 4)作為釩前驅(qū)體。利用ALD過程可以沉積高度平滑均勻的VOx薄膜，并且薄膜厚度可以在單原子層量級精確可控。所沉積的VOx薄膜可以均勻共形地包覆有機半導(dǎo)體薄膜表面的階梯狀結(jié)構(gòu)而不引起微觀形貌的明顯破壞，表明這個ALD過程與有機電子器件具有良好的兼容性。利用本發(fā)明低溫的ALD技術(shù)，沉積的VOx薄膜作為空穴注入層可以有效地降低金屬/半導(dǎo)體界面的接觸電阻，因此顯著地提高了 OFET器件的性能。同時還通過研究多種不同的金屬/VOx/有機半導(dǎo)體組合(即 Cu/V0x/pentacene , Au/VOx/pentacene和 Au/VOx/BOPAnt)，都表明VOx作為空穴注入層對降低器件接觸電阻的有效性，預(yù)示著ALD技術(shù)在有機電子器件中普遍應(yīng)用的廣闊前景。
[0056]本發(fā)明還提供一種有機場效應(yīng)晶體管，其采用如上所述的制備方法制成。
[0057]應(yīng)當理解的是，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)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種利用原子層沉積技術(shù)在有機半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其特征在于，包括步驟: A、將待處理的有機半導(dǎo)體裝入氣相原子層沉積裝置的真空反應(yīng)腔體； B、對真空反應(yīng)腔體進行抽真空，維持真空反應(yīng)腔體跟外部空氣環(huán)境的有效隔離，并維持真空反應(yīng)腔體的內(nèi)部溫度為20?100°C ; C、向真空反應(yīng)腔體中通入第一種氣相前驅(qū)體，使其吸附在材料表面； D、通入載氣將真空反應(yīng)腔體中多余的第一種氣相前驅(qū)體清除； E、向真空反應(yīng)腔體中通入第二種氣相前驅(qū)體，使之與吸附在材料表面的第一種氣相前驅(qū)體反應(yīng)，形成氧化物薄膜;所述第二種氣相前驅(qū)體為非氧化性的前驅(qū)體； F、通入載氣將真空反應(yīng)腔體中多余的第二種氣相前驅(qū)體清除； 重復(fù)步驟C至F直到獲得設(shè)定厚度或結(jié)構(gòu)的氧化物薄膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其特征在于，所述氧化物薄膜為VOx、MoOx、CuOx、ZnO、T1x、WOx或N1x。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其特征在于，所述有機半導(dǎo)體為P型有機半導(dǎo)體或η型有機半導(dǎo)體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其特征在于，所述氧化物薄膜的厚度為I?5nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其特征在于，所述氧化物薄膜為VOx，1為2?2.5。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其特征在于，所述第一種氣相前驅(qū)體為V(dma)4，所述第二種氣相前驅(qū)體為H20。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其特征在于，所述第一種氣相前驅(qū)體由作為他載氣傳輸?shù)秸婵辗磻?yīng)腔體中。8.一種有機場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，包括步驟: A、清洗襯底； B、將襯底浸入配制好的OTS溶液中； C、將經(jīng)過OTS處理的襯底轉(zhuǎn)移到真空蒸鍍腔體內(nèi)進行有機半導(dǎo)體薄膜沉積； D、然后在有機半導(dǎo)體薄膜表面利用低溫ALD沉積一層氧化物薄膜； E、最后真空蒸鍍源/漏電極。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有機場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，在所述步驟E之后還包括: 在所述氧化物薄膜上沉積一層Al2O3鈍化層。10.一種有機場效應(yīng)晶體管，其特征在于，采用如權(quán)利要求8或9所述的制備方法制成。
【專利摘要】本發(fā)明公開沉積氧化物薄膜的方法、有機場效應(yīng)晶體管及其制備方法。沉積方法包括步驟：A、將待處理的有機半導(dǎo)體裝入氣相原子層沉積裝置的真空反應(yīng)腔體；B、對真空反應(yīng)腔體進行抽真空，維持真空反應(yīng)腔體跟外部空氣環(huán)境的有效隔離，并維持真空反應(yīng)腔體的內(nèi)部溫度為20~100℃；C、向真空反應(yīng)腔體中通入第一種氣相前驅(qū)體，使其吸附在材料表面；D、通入載氣將真空反應(yīng)腔體中多余的第一種氣相前驅(qū)體清除；E、向真空反應(yīng)腔體中通入第二種氣相前驅(qū)體，使之與吸附在材料表面的第一種氣相前驅(qū)體反應(yīng)，形成氧化物薄膜；F、通入載氣將真空反應(yīng)腔體中多余的第二種氣相前驅(qū)體清除；重復(fù)步驟C至F直到獲得設(shè)定厚度或結(jié)構(gòu)的氧化物薄膜。
【IPC分類】H01L51/40, H01L51/30, H01L51/05
【公開號】CN105609637
【申請?zhí)枴緾N201610125626
【發(fā)明人】王新煒, 高源鴻, 邵友東, 孟鴻
【申請人】北京大學深圳研究生院
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月4日