襯底上，形成厚度為20納米左右的金源漏電極。
[0046] 第二步，聚合物半導(dǎo)體層的制備：
[0047] 將沉積有源漏電極的康寧玻璃襯底，用乙醇超聲清洗后吹干，然后在高純氮氛圍 的手套箱內(nèi)，利用勻膠機(jī)將8毫克每毫升的P(NDI20D-T2)的鄰二氯苯溶液，以2000轉(zhuǎn)每分鐘 的轉(zhuǎn)速旋涂于其表面，待溶液徹底旋涂鋪滿(mǎn)康寧玻璃襯底后，放入手套箱中溫度為200攝氏 度恒溫的熱臺(tái)上退火5分鐘，然后取下并自然冷卻，得到厚度為30納米的聚合物半導(dǎo)體層。 [0048]第三步，絕緣層（即聚甲基丙烯酸甲酯層)的制備：
[0049] 將沉積有同樣源漏電極和有機(jī)半導(dǎo)體層的三片康寧玻璃襯底上，利用勻膠機(jī)甩膜 分別將分子量為120千道爾頓、550千道爾頓和1000千道爾頓的聚甲基丙烯酸甲酯的乙酸正 丁酯溶液，以2000轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂于有機(jī)半導(dǎo)體層上，放入手套箱中溫度為100攝氏度 恒溫的熱臺(tái)上退火30分鐘，然后取下并自然冷卻，得到厚度為1000納米的絕緣層。
[0050] 第四步，柵極電極的制備：
[0051] 采用掩膜方法制備柵極電極，將真空度抽真空至SXHT4Pa下，然后加熱鎢絲框蒸 發(fā)源上的鋁，使其以2埃每秒的速度沉積到蓋有掩膜板的康寧玻璃襯底上，形成厚度為100 納米的鋁柵極電極；即得到以P(NDI20D-T2)為有機(jī)半導(dǎo)體層的頂柵底接觸的雙極性聚合物 場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0052]本發(fā)明雙極性聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件測(cè)試：
[0053]將制備好的以P(NDI20D-T2)為有機(jī)半導(dǎo)體層的頂柵底接觸的雙極性聚合物場(chǎng)效 應(yīng)晶體管在Keithley4200半導(dǎo)體測(cè)試儀下進(jìn)行場(chǎng)效應(yīng)測(cè)試;源漏電壓為-60伏，柵電壓從10 伏開(kāi)始，按照?qǐng)D4中（a)、（c)、（e)各個(gè)曲線(xiàn)的柵壓進(jìn)行掃描，測(cè)試獲得以P(NDI20D-T2)為半 導(dǎo)體層的頂柵底接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管的P溝道轉(zhuǎn)移曲線(xiàn);源漏電壓為60伏，柵電壓從-10伏開(kāi) 始，按照?qǐng)D4中化）、（(1)、（〇各個(gè)曲線(xiàn)的柵壓進(jìn)行掃描，測(cè)試獲得以？(冊(cè)120012)為半導(dǎo)體 層的頂柵底接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管的N溝道轉(zhuǎn)移曲線(xiàn)。
[0054] 由圖4可計(jì)算得知以P(NDI20D_T2)為半導(dǎo)體層的頂柵底接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管電子和 空穴迀移率的情況，其結(jié)果數(shù)據(jù)如表1所示。
[0055] 表1P(NDI20D_T2)為半導(dǎo)體層的頂柵底接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管電子和空穴迀移率
[0057]由表1可以得出：當(dāng)以不同分子量的聚甲基丙烯酸甲酯作為絕緣層時(shí)，隨著聚甲基 丙烯酸甲酯的分子量的增加，基于聚甲基丙烯酸甲酯和P(NDI20D-T2)材料制備的聚合物場(chǎng) 效應(yīng)晶體管的電子迀移率和空穴迀移率都同時(shí)有不同程度的提高，即其雙極性性能同時(shí)得 到很大的改善。
[0058]實(shí)施例2、PNVT_8為半導(dǎo)體層的聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管
[0059] 第一步，源漏電極的制備：
[0060] 在康寧玻璃襯底依次經(jīng)過(guò)去離子水、乙醇和丙酮超聲清洗并烘干后，采用金屬掩 膜方法，將金屬掩膜板蓋在康寧玻璃襯底上，放入真空鍍膜機(jī)中，將真空度抽真空至8X HT 4Pa下，然后加熱鎢絲框蒸發(fā)源上的金，使其以1埃每秒的速度沉積到蓋有金屬掩膜板的康 寧玻璃襯底上，形成厚度為20納米左右的金源漏電極。
[0061] 第二步，聚合物半導(dǎo)體層的制備：
[0062] 將沉積有源漏電極的康寧玻璃襯底，用乙醇超聲清洗后吹干，然后在高純氮氛圍 的手套箱內(nèi)，利用勻膠機(jī)將8毫克每毫升的PNVT-8的鄰二氯苯溶液，以2000轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速 旋涂于其表面，待溶液徹底旋涂鋪滿(mǎn)康寧玻璃襯底后，放入手套箱中溫度為200攝氏度恒溫 的熱臺(tái)上退火5分鐘，然后取下并自然冷卻，得到厚度為30納米的聚合物半導(dǎo)體層。
[0063]第三步，絕緣層（即聚甲基丙烯酸甲酯層)的制備：
[0064]將沉積有同樣源漏電極和有機(jī)半導(dǎo)體層的三片康寧玻璃襯底上，利用勻膠機(jī)甩膜 分別將分子量為120千道爾頓、550千道爾頓和1000千道爾頓的聚甲基丙烯酸甲酯的乙酸正 丁酯溶液，以2000轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂于聚合物半導(dǎo)體層上，放入手套箱中溫度為100攝氏 度恒溫的熱臺(tái)上退火30分鐘，然后取下并自然冷卻，得到厚度為1000納米的絕緣層。
[0065]第四步，柵極電極的制備：
[0066] 采用掩膜方法制備柵極電極，將真空度抽真空至SXHT4Pa下，然后加熱鎢絲框蒸 發(fā)源上的鋁，使其以2埃每秒的速度沉積到蓋有掩膜板的康寧玻璃襯底上，形成厚度為100 納米的鋁柵極電極;即得到以PNVT-8為半導(dǎo)體層的頂柵底接觸的雙極性聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體 管。
[0067] 本發(fā)明聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件測(cè)試：
[0068] 將制備好的以PNVT-8為半導(dǎo)體層的頂柵底接觸的雙極性聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管在 Keithley4200半導(dǎo)體測(cè)試儀下進(jìn)行場(chǎng)效應(yīng)測(cè)試;源漏電壓為-60伏，柵電壓從10伏開(kāi)始，按 照?qǐng)D5中(a)、（c)、（e)各個(gè)曲線(xiàn)的柵壓進(jìn)行掃描，測(cè)試獲得以PNVT-8為半導(dǎo)體層的頂柵底接 觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管的P溝道轉(zhuǎn)移曲線(xiàn);源漏電壓為60伏，柵電壓從-10伏開(kāi)始，按照?qǐng)D5中（b)、 (d)、（f)各個(gè)曲線(xiàn)的柵壓進(jìn)行掃描，測(cè)試獲得以PNVT-8為半導(dǎo)體層的頂柵底接觸的雙極性 聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的N溝道轉(zhuǎn)移曲線(xiàn)。
[0069] 由圖5可計(jì)算得知以PNVT-8為半導(dǎo)體層的頂柵底接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管電子和空穴迀 移率的情況，其結(jié)果數(shù)據(jù)如表2所示。
[0070] 表2以PNVT-8為半導(dǎo)體層的頂柵底接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管電子和空穴迀移率
[0072]由表2可以看出：當(dāng)以不同分子量的聚甲基丙烯酸甲酯作為絕緣層時(shí)，隨著聚甲基 丙烯酸甲酯的分子量的增加，基于聚甲基丙烯酸甲酯和PNVT-8材料制備的聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶 體管的電子迀移率和空穴迀移率都同時(shí)有不同程度的提高，即其雙極性性能同時(shí)得到很大 的改善。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙極性聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于：它由下至上依次為襯底、源漏電極、 半導(dǎo)體層、絕緣層、柵極電極； 所述絕緣層的材料為聚甲基丙烯酸甲酯。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其特征在于:所述襯底的材料為硅片和/或玻璃； 所述源漏電極的材料為金； 所述源漏電極的厚度為20~30納米。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的晶體管，其特征在于:所述半導(dǎo)體層的厚度為30~50納米； 所述半導(dǎo)體層的材料為具有雙極性特性的聚合物材料，具體地，所述具有雙極性特性 的聚合物材料為聚[2,6_雙(2-辛基十二烷基)-1，4,5,8_萘酰亞胺-alt-5,5'-二（1，Γ-連 二噻吩)噻吩]共聚物和聚[2,6_雙(2-辛基十二烷基)-1，4,5,8_萘酰亞胺-alt-5,5'-二(噻 吩_2_基)-2，2' -(反式)-2-(2-(噻吩_2_基)乙烯基)噻吩]共聚物； 所述半導(dǎo)體層的材料的重均分子量為10~100千道爾頓； 所述絕緣層的厚度為850~1000納米； 所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量為120~1000千道爾頓； 所述柵極電極的厚度為80~100納米； 所述柵極電極的材料為金和/或鋁。4. 權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的雙極性聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，包括如下步 驟:1)在襯底上沉積帶有圖案的源漏電極； 2) 在步驟1)中沉積有源漏電極的襯底上旋涂半導(dǎo)體材料，得到半導(dǎo)體層； 3) 在步驟2)中所述半導(dǎo)體層上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯，得到絕緣層； 4) 在步驟3)中所述絕緣層上沉積柵極電極，即得到雙極性聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:步驟1)中，所述沉積采用真空蒸鍍方 法;所述真空蒸鍍的真空度為5 X 10-4~8 X l(T4Pa; 所述沉積的速度為0.5~1.5埃每秒。6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于:步驟1)中，在沉積所述源漏電極之 前還包括對(duì)所述襯底依次經(jīng)去離子水、乙醇和丙酮超聲清洗后烘干的步驟； 步驟1)之后還包括用乙醇超聲清洗，然后用高純氮?dú)鈿鈽尨蹈傻牟襟E。7. 根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于:步驟2)和3)中均采用溶液 法旋涂所述半導(dǎo)體和所述聚甲基丙烯酸甲酯，所述半導(dǎo)體和所述聚甲基丙烯酸甲酯均溶解 于乙酸正丁酯中。8. 根據(jù)權(quán)利要求4-7中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于:步驟2)和3)中均包括對(duì)所 述半導(dǎo)體層和所述絕緣層退火烘干的步驟，所述退火烘干的溫度為90~100°C，所述退火烘 干的時(shí)間為30~40min。9. 根據(jù)權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于:步驟4)中，所述沉積采用 真空蒸鍍方法;所述真空蒸鍍的真空度為5 X 10-4~8 X l(T4Pa; 所述沉積的速度為1.5~2.5埃每秒。10. 權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述雙極性聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管在有機(jī)電子學(xué)和集成電路 加工中的應(yīng)用。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙極性聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法與應(yīng)用。它由下至上依次為襯底、源漏電極、半導(dǎo)體層、絕緣層、柵極電極；所述絕緣層的材料為聚甲基丙烯酸甲酯；其的制備方法，包括如下步驟：1)在襯底上沉積帶有圖案的源漏電極；2)在沉積有源漏電極的襯底上旋涂聚合物半導(dǎo)體，得到聚合物半導(dǎo)體層；3)在所述半導(dǎo)體層上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯，得到絕緣層；4)在所述絕緣層上沉積柵極電極，即得到雙極性聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管。本發(fā)明雙極性聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管應(yīng)用于有機(jī)電子學(xué)和集成電路加工中。本發(fā)明雙極性聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電子和空穴的遷移率都得到了提高，且其制備方法簡(jiǎn)單易行。
【IPC分類(lèi)】H01L51/05, H01L51/30, H01L51/40
【公開(kāi)號(hào)】CN105679940
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610244436
【發(fā)明人】于貴, 毛祖攀, 郭云龍, 陳華杰, 張衛(wèi)鋒
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日