专利名称：有机场效应晶体管及其制造方法
技术领域：
本申请涉及具有导电体层-绝缘体层-半导体层结构的有机场效应晶体管
(0FET)，尤其涉及用于液晶显示器的有^效应晶体管和显示出p型和n型晶 体管特性的双极'財4竭效应晶体管，及其制造方法。 背景鉢
^f^^i半"f^^^半，的常^膜场^I晶体管(TFT)用于常规的 絲电路和广泛的^^应用中。特别已知的是TFT在液晶显示器中的^^J。目 前，液晶显示器正朝着更^A寸、更高精确清晰度的方向取得不断选艮。相应 于像素的数值，对M更多数量的TFT的需求比以往#强烈。
然而，J赋才iMOH^I的"fit金属基半科并不肯fe^以下问题，即由于 在M上形成电路期间，使用it^^t行包括图案^^蚀刻的处理而在形成于 显示屏上的TFT中产生轻微的缺陷。这种处斷剮氐TFT的制it^的努力产 生一定的限制。i^t于当其中^^) TFT时的#平 示器如等离子显示器和 有机电lt^tt示器同样是事实。
最近朝着更W寸、更高精确清晰度的趋M成了在TFT制造中增加缺陷 的可能性的倾向。因此强,iUL需要减少此类TFT缺陷。
当^j i^^胶进行图案化、蚀刻和其它处理的时候，m^辦'j^本制氐
在某一卩^1之下。
对于具有金属-^^体-半导体(MIS)结构的TFT来说，已经尝试将有才;1# 料用作绝缘体和半导体，但只有一些报道述及了有机绝缘材料。例如， JP-A5-508745 (WO9201313或美国专利5， 347， 144)描迷了一种设备，其使用介电 常te少为5的^T机聚^^作为键緣体层^"f吏用重均^^量iiJ ] 2， 000的 多共4^T才;M^^作为半"f^层。该装M示出场效应，且具有约10—kmW1 的载流子迁移率。因为半"H^层通过蒸发作为有枳泮"Wt料的ot-联^V^， 成，所以必须进行处理，包^f^Jit^胶图案^f沐^^，不能实S(lA^f氐。
关于有机绝缘材料，例如JP-A5-508745和JP-A2005-72528(USSN10/925986, EP045255178. 8， CN200410089945. l)描述了聚乙烯醇和氰乙基茁霉 多糖，其衬结构中具有羟基。如絲栅^fel^M材料中存在羟基，羟絲可 肯化邻近与有才x^m^层的界面处捕获电子，则该M显示出很少的或不显示 出n型晶体管特性，或者即使当显示出一些特性的时候，H^^有低载流子it^多 率的缺陷。
虽然^^I利用硅"f"f^iU^^半"f^的常规TFT的新应用数量不断增加， <組些器件需要有更低的^^柔韌性。因其可能制造出具有许多优点包樹氐 成#柔韦刃性的器件，所以为了满;U1些要求，￡^有*"!^€4亍了积教的 研究工作。实贿才碎导沐的商业应用#^导致可印刷^1电路、电子纸张等
的麟'J。然而，大部分有才碎^H^显示出p-型棒f生而只有C60和少数^W料
显示出n-型特性。
n-型有;M^H^^于构造包括P-n结在内的有机电子||#的关键材料。
通常，有才碎#不易从p型到n型的极性转变，因为与硅半"W^目比， 它们具有很大的带隙，以致即使通it^额外的^L电压使能带M时也不会 形^A型层。虽然可以通#栅^4^和有才碎"!!^间的界面处感生出大 量载流子而形威反型层，但如果^^^T技术的Wl^^,高的栅极电压能 够产生介电击穿。因此，难以感生出激发极性转变的足够数量的栽流子。
例如，A卯l. Phys. Lett., Vol. 85， p3899 (2004)描述了可将具有高耐 电压、高介电常数和低漏电流的氧化铝薄膜用作^^以及将单晶体用作有机 半导体。据说单晶体用作有才碎*消除了半*薄膜中晶杉禾俘获能级(trap level )的影响，因此预^^得到高的it^多率。虽然氧4緣^^M"有薄膜容易 形成和高介电常数的优点，但因本身存在氧空位而不理^Jr有低的耐电压。
itb^卜，JP-A2006—303453 (USP7, 265， 380， EP06251639. 8, CN200610074140. 9) 公开了一种^U l性OFET，其包括某种有机聚合物，通常以氛乙基茁霉多糖作为 ^^体层材料。正常状态下它显示出P型特性。然而，为了晶体管具有n型特 性，必须在源电^p栅电极之间实員洵(polling)施加不小于矫顽电场且不 超过聚合物耐电压的电压。
发明内容
本发明的目的之一在于提^-种具有电"H^^^体-半"^结构的有枳竭 效应晶体管(OFET) ;5L其制造方法，该晶体管使用了有^#料怍为半#和绝
缘体层并具有H^r^^晶体管高的载流子i^多率。
本发明的另一目的是提^^t显示有P"型和n-型两种晶体管棒^iL^需特 歹iM口工的^fel性0FET ^^其制ii^"法。
本发明人已M现，n-型晶体管特性的劣化是由制成绝缘体层的材料中的 幾基引起的，并且当具有高介电常数、无羟基的聚，用作制成绝缘体层的材 料时，载流子it^多率增加超itt^技术的7jc平。
本发明Ai^现，这种聚合物的偵JU保证了以较简单的方法获得^l性 0FET，通ittt于其Ji^的^ l电压的极^的简单方法，该晶体管显示出p-型和n-型两种晶体管特性而无需^^j那样的特殊方法，也"^1说当;^负的 栅极电压时，晶体管显示出正常的P"型晶体管特性，当施加正的Wl电压时， 显示出n-型的晶体管特性。
一种情况下，本发明提^^种具有电导体-绝缘体-半#结构的有机场效 应晶体管(0FET)。制成半^^^层的材料包括有才;M^7。制成^M^层的^t料 包M过聚"^或共聚具有式(1)的^f口/或具有式(2 )的牟沐而^^得的聚合 物。
CH产CHC0(HCH2)2-CN (1) Cft=C(CH3)COO~(CH2)2"CN (2)
絲的晶体管妙示出p-型和n-型晶体管棒性的^U L'財才峰雌晶体管。
在优逸的实施方案中，聚^ 包含有摩尔比范围为ioo: o-50: so的式(i) 和式(2) #。
在M的实施方案中，制造半"H^层的材料是有才;M^物，其可溶解^ 才;i^剂中且重均分子量为大于2， ooo到i, ooo， ooo。更to^，制成半"fM^层的 材料綠漆吩。
在另一情况下，本发明提#-种制造有^^效应晶体管的方法，包括以下
步骤将聚^;有;f;L^剂溶^^布到导电体层形式的撒欧，干^^斤涂布的聚合 物溶液以在导电体层上形成^^体层，并在^^体层上iM半"H^层，所述聚 ^7通过聚"^或共聚具有式(1)的#^口/或具有式(2)的牟沐而^得。 发明M
在具有电导体-^t体-半"H^结构的OFET中，因为半"fH^^^体层的两
种材料是有机化合物且制成绝缘体层的材料是无羟基的聚合物，所以增加了
载流子迁移率而不降低n-型晶体管特性。
本发明的又一优点包括制造成本的制氐。在使用传统硅半导 体和绝缘体的形成电路的技术中，需要包括图案化和蚀刻的光刻加工步骤。另
一方面，本发明的0FET可通过溶剂过程(包括例如使用喷墨的印刷技术)容易
地加以制造，由此降低了电路缺损的可能性并降低了制造成本。
显示有p-型和n-型两种晶体管棒性而无需轮询的双极性OFET是可获得的。 本发明可适用于P-n结、反相电路和激光。
图1是本发明实施方案之一中0FET的逸阮图。 图2是显示实施例1中0FET的IsD-Vs。曲线图。 图3 B示实施例2中(FET的ISD-VsD曲线图。 图4 是显示对比例1中OFET的Is。-VsD曲线图。 图5 U示对比例2中OFET的IsD-VsD曲线图。 M实施方式
参照图1,例示了本发明的一示例双极性有机场效应晶体管(0FET)，其包括SiO2等的基底l，形成在基底1上并用作栅电极的导电体层2，形成在导电 体层2上的绝缘体层3和形成在绝缘体层3上的半导体层4。源电极5和漏电极 6形成在半导体层4上。应该注意的是，玻璃片或聚杨片也可用作M。
形成的金属层叠层，诸如Au/Ti、 Cu/Ti或Al/Ti。因为对于本发明的目的有利 的是通过印刷形成膜的可能It，只要它不引起实用的问题，就优选使用导电糊。 jH^t所用的导电糊包括导电炭黑糊如Ketjen黑糊和导电^r属糊:H艮糊。
因为半导体的极性转变现象主要依赖于半导体和绝缘体间的带排列和界 面处累积的电荷量，从极性转换的角度来看， 绝缘体的性能是更主要的。因此， 提供晶体管特性并肯t^面累积大量电荷的薄膜对于极性转变是理想的。
本发明人得知有机绝缘体材料通常具有高得耐电压并输送低的漏电流。如上所指出的，在作为绝缘体膜的氧化铝薄膜中，氧空位是不可避免的。同样在有机化合物中也存在分子空位。虽然与氧化物相关的氧空位能够绝缘体的电
子态，贿才;M^^中的衬空位并不与电子态相关。然后有^^^^ri^低
的漏电流。然而，有才/L^^t料因低的介电常数而不fMLlF面处累积大量的电
荷。继续进一步研究，本发明人发现，^^1具有高耐电压和高介电常IUU殳有 羟基的特定高^f量^^或聚^Mt为绝缘体层形^H"料能够构造显示出p-
型和n-型两种晶体管特性的双^L性0FET。
^^发明的0FET中，制成^^体层的材料包M过聚合或共聚具有式(1) 的#和/或具有式(2 )的牟沐而获得的聚^。所迷聚^ 可溶解于有才脉 剂中且她20wa的聚"^二甲基甲^^溶液的粘度在20X:为30-8， OOOmPa-s。 注意通过旋转粘度计来测量粘度。
CH产CHCOO"(CH2)2"CN (1)
CH产C咖C00"咖r"CN (2)
胁来说，所述聚^7是可溶解于二甲基甲it^溶剂中的式(1)徘即 丙烯酸2-氰乙JJ旨的均聚物，或式(2)牟沐即2-氰乙基曱基丙烯酸酯的均聚 物，或者这两种轉的共聚物。
这些聚，可通过使用自由基聚合瓦皮的引发剂进行上述牟沐的自由基聚 ^^gjSiMa以制备。此处所用的自由基聚合反应引发剂可以是脊逸的引发剂， 实例有偶氮引发剂，诸如2, -偶IUi异丁腈、2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈) 和2， 2'-偶11^-2-甲基丁^MifU緣催化剂如itlU^t曱酰。因此处所用的 聚^;应该在其衬结构中具有^J^团，艇的自由基聚合A^引发剂是具 有腈基的偶氮引发剂。聚合^I引发剂她的添加数量为，聚合M引发剂的 摩尔数与所有轉的摩尔数之比的范围为0. 005 ~ 0. 02。如果添加的聚合^引 发剂的数量小于该范围，聚合反应因自由基等的去活化怍用而不能完全^ii行。 如果数量超出，会引起一些问题，诸如难以控制聚合^i和具有太高聚合度的 聚#的形成，所迷聚杨不溶于溶剂中且不^^]于后续应用中。
为了控制聚"^^，可以^^]链^f多剂如月;fii^W。 ^^，剂M的添 加数量为，链^^多剂的摩尔数与聚合M引发剂的摩尔数之比的范围为0.05~ 1.0。如^/斤添加的链##剂的数量小于该范围，W^于所添加的引发剂的数 量可能产生此类不便，例如聚合反应的难以控制。如果数量超出，聚合反应可 能不能完4^i^f亍。
聚合ii^呈可以是任何已知的方法，如本体聚合、溶液聚合、悬浮聚#乳
液聚合。溶液聚合中所用的溶剂没有特别的P艮制，只要它们使##^解在其中
且不防碍聚合碧即可。示斜f;i^剂包括丙酮、N，N'-二甲基甲驗、酉旨和醚。. 当考虑聚合A^I后的纯化步骤时，舰的是丙酮、N,W-二曱基甲St^，因为 这些溶剂可与结晶溶剂和水^m。
聚合^1溶剂中的#^1没有特别的卩艮制。然而，如^:剂中科的浓 ^^稀，遵循溶^^合方式的聚合反应可能不能完4^^行。a方面，伏选单 体^A少10wt.。/。。如果不^^l聚^"A^i^剂，A^为本体聚合。
式(1)的2-氰乙基丙烯酸酯的均聚物倾向于具有高的介电常数和低的软化 温度。与式(1)的2-氰乙基丙烯酸酯的均聚物相比，式(2 )的2-氰乙基甲基 丙烯酸酯的均聚物倾向于具有低的介电常数和高的软化温度。介电常数(或相 对电容率)的差异可解释为以下事实，即当在式(1)的2-氰乙基丙烯酸酯和式 (2)的2-氰乙基f基丙烯酸酯^M:间进;f树比时，^L'f錄团的氰乙絲团 的衬内衬在2-氰乙基丙烯酸酯中高于在2-氛乙基甲基丙烯酸酯中。至于软 化温度，已知的事实是当在丙烯酸酯均聚物和甲基丙烯酸酯均聚物之间进^W 比时，曱基丙烯酸酯均聚物具有较高的软化温度，对于氛乙1^的聚^;同 彬口此。
OFET的运^f皮认为絲于以下机制，即当向栅电fe^i口电势时，在制成绝 缘体层的聚^ 中为^ l'H^团的氛乙M团定向在^^体层和半^层之间 的界面上以促使信道形成。然后可以认为具有高介电常数的材料提供了^的 性能如迁移率。如果软化温JL^低，绝缘体层可通过驱动中温jLh升而软化， 不育t^挥出稳定的性能。在^^体层材料为式(1)和(2)轉的共聚物的情况
下，轉(i)与^^(2)的摩尔比tt范围为ioo:o-50:50，更M90:
10 -50 : 50。如果*(2)的摩尔比高于该范围，可能会引起较高的軟^^显度、 界面处柔籾性损失和较低的介电常数的问题。
^^发明的OFET中，制成半^H^层的材料为有才Mb^。 ^妹来说，适合
用于形成半"!^层的有才/^^包括;X^;金属酞:^^铜酜:^^失酞胥；
子量^^物如OC-联^#^,和高^^量^r^物如聚噢吩、聚p比咯、^t胺、聚
乙炔、聚(亚漆汾基亚乙烯基)和聚(亚苯基亚乙烯基)。在高^vf化物的
情况下，半^!^m^有^^剂可溶的聚合物，其重均分子量(Mw)相对^ 乙烯标准为GPC所测量的大于2， 000 - 1， 000， 000。怖&的聚合物实例包^^蓉
吩、聚P比咯、^ 、聚乙炔、聚(亚遙吩妙乙烯基)和聚(亚苯纽乙烯
基)。考虑到一些因素，包括有才;i^剂中的溶解度和容易加工性，最M聚遙
吩，通常;l^ (3-己基蓉汾)。
在绝缘体层上形成半"f^层过程中，当^D低衬量^^作为形成半导 体层的材料时，使用了"fit的沉积技术如真空X^。如果用于形成半#层的
有才;Mt^具有净ic^解M才;L^剂中的性能，那么无"^是低W量^^物还
是高W量^^， ^nM溶^r布/干燥i^呈将半"!^层iU在绝缘体层
上。在该实施方案中，用于形成"W^层的有才;M^^应该^^絲才;i^剂中，
其中绝缘体层是不可溶解的。il^因为通常认为当通itil种溶^r布叠层另外
形成半"H^层和^^体层时，界面状态不会是均匀的。
为了简化，后面的方法是M的。溶解有形成^^体层的^^的适当有才;i^
剂包括，例如N-甲基-2-p比咯烷酮、N， N'-二曱基甲,、丙酮、乙#丫-丁 内酯。溶解有形成半"^^层的^^的适当有^^剂包括，例如氯仿、甲苯、 己#醇类。在4^f可情况下，可^^)一种或多种溶剂。
M来说，(1) 4 ^/或式(2 ) #聚合或共^^得的聚* 的有才A^剂溶^b^布在金属层形式的栅电极上并经干燥形成绝缘体层。随后涂
才膽剂不可溶解^^体层。例如，J^自玻璃和常规的聚杨片；且作为栅 电极的金属层通过'减射或通过由旋涂、丝网印刷或喷墨印刷涂布金属糊或导电
聚合物并经干燥形^ti^。可替m，能够使用市购的IT0涂^^璃。 ^it样形成的栅电极上，通iiit涂、丝网印刷或喷墨印刷涂布^^体层形
^ft料的有才A^剂溶液并经干燥，从而形成^^体层。
之后，通过旋涂、丝网印刷或喷墨印刷将半"H^层形^H"料的另一有才A^
"f"^层。:该阶段之前，一为了半^^衬定^在绝缘体层和半"H^层之间的界 面上，可^^^体层的表面经受已知的研磨或物m理。
最后，通过濺射或通过由丝网印刷或喷墨印刷涂布金属糊或导电聚合物并
经干;^半^f^层上形成源电旨漏电极。
本发明的OFET的结构包括金属层形式的栅电极、形成于其上的绝缘体层、 形成于其上的半^|!"^层和形成于半#层上的源电极和漏电极。当向栅电 加电势形成电场时，在绝缘体层附近由场效应在半导体中产生电荷以在半* 层中形成称为信道(channel)的导电区域。这;t^M^^体层和半"H^层之间 的界面状态是重要的，也 _说，界面越平坦，结^!f。
尽管不是决定性的，但^i^^体层的厚^ 0. 2-10pm。更舰0. 5-3 p m，半"H^层的厚^ 50-300nm，更^50-100nm，且金属层的厚^ 30-50咖。
在其中OFET为;cai'l^^fe^欢应晶体管的实^r案中，该晶体管;^rt 极电压时显示n-型晶体管特性，胁负栅极电压时显示p-型晶体管棒性。
实施例
作为示例性而非限制'^tk^出如下本发明的实施例。 实施例1
用氮气冲'^r冷凝器g泮器的500ml三颈:^fe并^A 70g通过"fit真 空蒸馏工艺蒸馆的2-氰乙基丙烯酸酯#。然后^A 163g无水丙S辦为聚^^溶 剂和以相对^^有0.01摩尔比数量的2，2'-偶f^异丁腈作为自由基引发 剂。进一步加入0.001摩尔月^S^^ft为链4^多剂。氮^口管连接到 上并在包"^显度6(TC的糾下^ji进行300 ^^中的时间。在^JS结束时，将反 应溶液冷却到室温^H吏其^A5，j过量体积的甲醇中进^j^定。将^iti^解在丙 酮中并^it量甲醇中沉淀的过程重复多次。干^lit样纯化的沉淀，产生出约63g 的聚(2-氰乙基丙烯酸酯)，其在20匸于20wt.。/。的二甲基甲it^驗中的粘度 为305 mPa-s，在40。C和lkHz的介电常数约为11，软化温度约为30'C。
使用聚(2-氰乙基丙烯酸酯)作为绝缘体层形成材^Hfa铜酞斧(Aldrich) 作为半^^层形^#料，通过如下过程制造出OFET，然后进4亍测试。
在热氧化的^^i^Ji,通过^f目^^Ti到20nm厚度，然后;;^p、Au到60nm 厚度形^电极，两者都在室温和10，a背压，'; W形成。
在断电极的Au表面上，旋余已顿过0. 2 mm膜滤膜的20wt. °/。的聚(2-氛 乙基丙烯酸酯)的N-曱基-2-p比咯烷酮溶液，并在60X:干燥24小时，形成2 jam 厚的绝缘体层。该绝缘体层在lkHz的静电容量为6nF/cm2。
以下通过真空蒸发^p、铜酞斧以形成70nm厚的半^^层。在X射线衍射分 析时，在2 6=6. 8° XC^到峰值，表明铜酞菁薄膜具有cc-结构。
此后,在-20.C冷却基底，其后在10[-5]Pa或更低的背压由射频溅射通过金属 掩膜将金沉积在半导层上达到20nm的厚度。源电极和漏电极的宽度W为 4. Omm，并相隔50 Mm的距离L (参见图1)。
在M蔽M和1. 3 x 10-3pa或更低的真空度评阶了这样制备的FET的电性能。
在室温(25'C)测量了源-漏电^M)对电压的IsfVsD曲线，结^喇在图2 中。当翻口JEWL电压时，晶体管显示出n-型棒法，由于^^层形成，在#<* 极电压下电流值斷氐，但是由于形成反型层，在高Wl电压下电流值增加。由 源-漏电^^目对源-漏电压曲线的信道电导(channel conductance)评阶了迁移 率，发现场^ii^多率为1. 0 x l(Tcm2/Vs。
当只 口电压时，使用氰乙基茁霉多糖作为 1^4膜的对比例1 (如下所 述)的FET并不显示出n-型晶体管特性，因而需JI^过程。实施例1的FET 的场顺迁移率Jp嫩询后的t嫩FET的迁移率决几乎100倍，证明电子迁移率
实施例2
在实施例1的FET Ji^a负的栅极电压。在室温(25'C )测量了源-漏电流 相对电压的IsD-Vs。曲线，结^制在图3中。因为电流值,柳欧电压的增加而 增加，晶体管显示出典型的p-型晶体管特性(参见图3A)。当#正的柳改电 压时，晶体管显示出n-型特性，由于^C^层形成，在^ 1电压下电-維制氐， 但是因为反型层形成，在高的称欧电压下电流值增加(参见图3B)。可以想到的 是，因为铜酞菁层为p-型且具有絲大的1.5eV的带隙，尽管累积才大量的电 荷，但它呈现弱的反转状态。因此，n-型源-漏电流值小至p-型源-漏电流值的 1/10 (在|Vg| = 50 V的情况下)。
接下来，由源-漏电^Nl对源-漏电压曲线的信道电导评价了迁移率(ja ), p型的迁移率为1. 0 x 10—3cm7Vs，约等于^f^I氧^^为Wl^M的FET的迁移 率。另一方面，n型的迁移率为l. 0xl(Tcm7Vs，约为p型迁移率的1/10。
^^氰乙基茁霉多##为栅电^^1的对比例1 (如下所述)的FET需要 ^"i句过程以便产生n-型晶体管特性。本发明FET的n-型场^i^多率tb^J后 t汲FET的迁移率快几乎100倍，证明电子迁移率急剧增加。I VSD|=50V时的p~ 型和n-型开/关tb^约为100，且VT值分别为-44 V和73 V。
实施例3
摩尔比为50 : 50的2 -氰乙基丙烯酸酯和2 -氰乙基甲基丙烯酸酯的共聚 物釆用与实施例1的相同方法进行制备，除了<^ 2-氰乙基丙烯酸酯轉和2-氰乙基甲基丙烯酸酯4^代替单独的2-氛乙基丙烯酸酯##以外。获得的共聚 物在20。C于20wt。/。的二甲基甲^^溶液中测量的粘^ 332 mPa-s,在40。C和1 kHz的介电常数为约lO，软化温度约60匸。
通过^^1共聚物作为绝缘体层形^#料而制造了 OFET,然后用与实施例1 和2的相同方法进行了测试。实施例3的OFET也显示了如实施例1和2的OFET 一才ff^良的晶体管特性。
实施例4
摩尔比为90 : 10的2-氰乙基丙烯酸酯和2-氰乙基甲基丙烯酸酯的共聚物 ^MI与实施例1的相同方法进行制备，除了^^J 2-氰乙基丙烯酸酯^^ 2-氰 乙基甲基丙烯酸酯W^替了单独的2-氰乙基丙烯酸酯轉以外。获得的共聚 物在20。C于20wt。/。的二甲基甲,溶液中测量的粘度为321 mPa-s，在4(TC和1 kHz的介电常数为约ll,软化温度约40t:。
通过^^1所述共聚物作为绝缘体层形^#料而制造了 OFET，然后用与实施 例1和2的相同方法进行了测试。实施例3的OFET也显示了如实施例1和2的 OFET —样优良的晶体管特性。
对比例1
用于形成^^体层的材料是具有85. 2moiy。氰乙絲团取4m的氰乙基苗霉 多糖(CyEPL， Shin-Etsu化^^有卩^/>司，CR-S. Mw: 49,000)。用于形成^ ^^层的材^料为铜g^胥(Aldrich)。 ^^I这些材料，通it:^下的工艺制造OFET，然
后测试。
在热氧化的^^Ji,通过^目沉积Ti到20nm厚度，然后沉积Au到60nm ^^度形 电极，两^)5通it^室^^ 10—Pa背压4tM5W^成。
辆电极的Au表面上，絲已顿过0. 2 jim膜滤膜的15wt. %氰乙基茁霉 多糖的N-甲基-2-p比咯烷酮溶液并在IOO匸干燥1小时，形成2 jam厚的^_体 层。该绝缘体层在lkHz的静电容量为17.7nF/cm2。
以下通过真空蒸发形成70nm厚的铜酞胥层。在X射线衍射分析时，在2 6 =6.8。 M^到峰值，表明铜酞菁薄膜具有a-结构。
iH^r，在-20'C下^HP基氛，其后在10，3或更低的背压由 ^#通过金
J^膜^^^在半"^^层上ii^ 300nm的厚度。源电;^漏电极的t变W为 3. 9mra,相隔的距离L为38 ;am (参见图1)。
在^蔽*和1. 3 x io-3pa或更低的真空度下评价了这样制备的FET的电性能。
^^体MJi没有轮询，在室温(25°C)测量了源-漏电^U目对电压的Isd-Vsd 曲线。从图4可以看出，^^jE^欧电压的情况下，IW撒欧电压增加，源-漏电流斷氐，仅形^A层。
》W卜，为了获得大的累积电荷数量，通it^至少2， 000秒大于矫顽电场 的源极-栅极电压(1Vsc卜20V)进行轮询，其后在室温(25X:)测量了源-漏电 ^fd目对电压的L-VsD曲线。当^jEWl电压时，晶体管显示出n-型特性，由 于^^层形成，在^^极电压下电;維I^f氐。但是因为反型层形成，在高的栅 极电压下电^m增加。当如实施例1中进行测量时，它的场雌it^多率为3. 5 xlO"W/Vs。
对比例2
对于对比例1的FET， ^^体虹没有絲时，在室温(25匸)观'J量了源-漏电j^f目对电压的ISD-Vs。曲线。在负栅欧电压下，il^到典型的p-型特性。 栅极电压的情况下，,Wl电压增加，源-漏电流制氐，仅形iyi^层。
iH^卜，为了获得大的累积电荷数量，通it^加至少2， 000秒大于^j^顽电场 的源极-栅极电压(IVsc卜20V)进行轮询，其后在室温(25。C)测量了源-漏电 ;W目对电压的IsD-Vsp曲线，结果示于图5中。当#负 电压时，糾产生出 典型的p-型晶体管特性，f^"栅极电压增加，电;維增加(参见图5A)。相反， ^^aiL^极电压的情况下，随着电流值的降低，所施加的栅极电压促进了耗 尽。然而，当滅电压超过20V时，糾产生出n-型晶体管特性，形成了反型 层且电流值增加(参见图5B)。因为铜酞^^层为p-型^SL具有J^大的1. 5eV的
带隙，尽管累积省大量的电荷，但它呈sy苟的反转状态。因此，n-型源-漏电流
值小至p-型源-漏电流值的1/2000 (在IVJ = 50 V的情况下)。尽管对于其 中静电容量并不确^; Q=CV的这种糾来说，场顺ii^多率通常^^^^电流 值加以确定，树艮塘源-漏电^f目对源-漏电压曲线的信道电导估计出了迁移率 (J")。使用了方程式ISD=(W/L) nx [P+C(Vsg-Vt)]Vsd,其中VT为源-漏电流上升时的临界电压。p-型ii^多率为4. lxl(T3cni7Vs, ^^上与^^]氧4说为栅>^^ 膜的FET的ii^多率相等。
n-型的场效应迁移率为3.5xl(Tcm7Vs，约为p-型迁移率的1/1000。 1VsD卜10V时的p-型和n-型开/关比分别为6xl(T和70，且1值分别为-0.1 V和 0. 9 V。
权利要求
1、具有导电体-绝缘体-半导体结构的有机场效应晶体管，其特征在于，制成半导体层的材料包括有机化合物，制成绝缘体层的材料包括通过聚合或共聚具有式(1)的单体:CH2＝CHCOO-(CH2)2-CN (1)和/或具有式(2)的单体:CH2＝C(CH3)COO-(CH2)2-CN (2)而获得的聚合物。
2、 如^'J^求1所述的有才 效应晶体管，其为显示出p-型和n-型晶体 管棒1"生的双极'1"錄才;U^效应晶体管。
3、 dM又矛J^求l所述的有才瑪雌晶体管，^#城于，所述聚*包含有摩尔比范围为ioo: o-50:50的式(i)和式(2)的牟水。
4、 ftwM'漆求l所述的有才;i^^晶体管，^ft;^于，制造半"f^层的材料是有机化合物，其可溶解在有旨剂中且重均分子量为大于2,000到 1， 000， 000。
5、 械利要求4所述的有才;i^顺晶体管，絲棘于，所述制成半W层的材料;l^瘗吩。
6、 制it有才;i^效应晶体管的方法，包括以下步骤将聚合物的有才;i^剂溶^^布到导电体层形式的 上； 干^^凃布的聚*';^以在导电体层上形成^^体层；和 在^^体层上^J:半"^^层，所述聚^通过聚合或共聚具有式(l)的单体CH2=CHCOO~(CH2)2~CN (1) 和/或具有式(2 )的#: CH产C咖COO"咖2"CN (2) 而获得。
全文摘要
在具有导电体-绝缘体-半导体结构的有机场效应晶体管中，半导体层由有机化合物制成，且绝缘体层由通过聚合或共聚2-氰乙基丙烯酸酯和/或2-氰乙基甲基丙烯酸酯而获得的聚合物制成。
文档编号H01L51/05GK101383399SQ20081017375
公开日2009年3月11日 申请日期2008年3月26日 优先权日2007年3月26日
发明者川口英幸, 川合知二, 福井育生, 谷口正辉 申请人:国立大学法人大阪大学;信越化学工业株式会社