有机半导体化合物及其制造方法

有机半导体化合物及其制造方法
【专利摘要】本申请提供了一种有机半导体化合物及其制造方法。该制造有机半导体化合物的方法包括：通过搅拌溶胶有机半导体和溶胶有机金属前体来制造有机半导体化合物。此处，制造有机半导体化合物包括：经过搅拌溶胶有机金属前体而形成胶凝有机金属前体，通过允许溶胶有机半导体正交地穿透所述胶凝有机金属前体的晶格结构中的空隙来形成三维有机半导体化合物。
【专利说明】有机半导体化合物及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求递交于2015年3月19日的韩国专利申请N0.10-2015-0038424和递交于2015年7月10日的韩国专利申请N0.10-2015-0098309的权益，这两份申请的全部内容通过引用方式合并于此。
[0003]关于第三方研究项目的声明
[0004]本发明得到三星电子的三星研究资助中心的支持，项目号为SRFC-MA1501-00。
技术领域
[0005]本公开涉及一种有机半导体化合物及其制造方法。
【背景技术】
[0006]有机半导体溶解于在硅基半导体工艺中使用的光敏树脂或溶剂中。出于此原因，有机半导体不能应用于用于以高分辨率进行图案化的常规光刻工艺。为了将有机半导体图案化，已经使用阴影掩模法或印刷法。然而，这些方法在形成具有超高分辨率的亚微米图案时具有许多的局限性。
[0007]为了将亚微米图案形成在有机半导体上，正在美国、日本和欧洲开发为有机半导体定制的光敏树脂和溶剂。然而，利用定制的光敏树脂和溶剂在有机半导体上形成图案的方法存在由于使用新的光敏树脂和工艺复杂而导致的成本增加的问题。此外，该方法能够应用于在单个有机半导体层上形成图案，但是不能应用于在多层结构上形成图案。
[0008]在这方面，公开号为N0.10-2014-0033466的未经审查而公开的韩国专利申请(名称为“Organic semiconductor composit1ns(有机半导体合成物)”公开了包括有机半导体合成物的有机半导体层和器件，并且还公开了有机半导体合成物在显示领域的应用，诸如有机场效应晶体管(OFET)、集成电路、有机发光二极管(OLED)、光检测器、有机光伏(OPV)电池、传感器、激光器、存储器元件和逻辑电路。
[0009]发明概述
[0010]鉴于上述，本公开的一些示例性实施例提供了一种可供连续溶溶法使用的有机半导体化合物及其制造方法。
[0011]然而，本公开要解决的问题不限于上述问题。虽然此处没有描述，根据下面的详述，本领域技术人员能够清楚地理解本公开所要解决的其他问题。
[0012]在本公开的一方面中，提供了一种制造有机半导体化合物的方法，其包括:通过搅拌溶胶有机半导体和溶胶有机金属前体来制造有机半导体化合物。此处，制造有机半导体化合物包括:通过允许溶胶有机半导体正交地穿透经过搅拌溶胶有机金属前体而形成的胶凝有机金属前体的晶格结构中的空隙来形成三维有机半导体化合物。
[0013]在本公开的另一方面中，提供了一种用于制造有机半导体化合物的方法，其包括:通过搅拌溶胶有机半导体和胶凝有机金属前体来制造有机半导体化合物。此处，制造有机半导体化合物包括:通过使溶胶有机金属前体胶凝且允许溶胶有机半导体正交地穿透所述胶凝有机金属前体的晶格结构中的空隙来形成三维有机半导体化合物。
[0014]在本公开的又一方面中，提供一种具有三维网络结构的有机半导体化合物，其中溶胶有机半导体正交地穿透各自具有两维晶格结构的胶凝有机金属前体结构之间的空隙。
[0015]在本公开提出的有机半导体化合物具有耐化学性和耐蚀刻性且能够应用于常规的光刻工艺。
[0016]此外，有机半导体化合物可供连续溶溶法使用，用来制造超高分辨率串联型有机电子平台且能够提高工艺效率。
[0017]此外，可以使各种反应剂与同有机半导体键合的有机金属前体合成。因此，有机半导体化合物能够应用于各种领域，诸如光接受器和光发射器。
[0018]前面的概述仅仅是示例性的，而不意在以任何方式进行限制。通过参考附图以及下面的详细说明，除了上文所描述的示例性的方案、实施例和特征之外，另外的方案、实施例和特征将变得清晰可见。
【附图说明】
[0019]在下面的详述中，实施例仅被描述为示例，因为根据下面的详述各种改变和变型对于本领域技术人员而言将变得显而易见。在不同的图中使用相同的附图标记指代相似或相同的项。
[0020]图1A-图1E提供了图示出根据本公开示例性实施例的半导体化合物的制造工艺的图。
[0021]图2A-图2E提供了图示出根据本公开另一示例性实施例的有机半导体化合物的制造工艺的图。
[0022]图3A-图3B是图示出根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物的结构的示意图。
[0023]图4A是提供以详细描述根据本公开示例性实施例的用于制造有机半导体化合物的方法的流程图。
[0024]图4B是提供以详细描述根据本公开另一示例性实施例的用于制造有机半导体化合物的方法的流程图。
[0025]图5A-图5F提供了将根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物的耐化学性与常规的纯半传导聚合物的耐化学性进行比较的图像。
[0026]图6A-图6B提供了将通过使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成的沟道的形状与通过使用常规的纯半传导聚合物形成的沟道的形状进行比较的图像。
[0027]图7A-图7F提供了将通过使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成的沟道与通过使用常规的纯半传导聚合物形成的沟道进行比较的图像。
[0028]图8A-图SE提供了图示出根据本公开示例性实施例的使用有机半导体化合物制造电子器件的制造工艺的图。
[0029]图9A-图9B提供了示出使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物的电子器件的电特性的曲线图。
[0030]发明详述
[0031]下面，将参考附图详细描述本公开的实施例，以使本公开可易于由本领域技术人员实现。然而，值得注意的是，本公开不限于实施例，而是可以通过其他各种方式来实施。在图中，为说明简要起见省去了与说明无关的部分，相同的附图标记在通篇文档中指代相同的部件。
[0032]在通篇文档中，用来指示一个元件与另一元件的连接或耦合的术语“连接到”或“耦合到”包括了如下两种情况:一元件“直接连接或耦合到”另一元件，以及一元件经由另外的元件“电连接或耦合”到另一元件。此外，除非上下文指出，否则在文档中使用的术语“包括或包含”和/或“包括有或包含有”表示除了所描述的组件、步骤、操作和/或元件之外，不排除一个或多个其他的组件、步骤、操作和/或元件的存在或添加。
[0033]通过分子设计，能够容易地控制和修正有机电子材料的电特性和光学特性。此外，有机电子材料能够容易地用于溶溶法和批量生产。另外，有机电子材料重量轻且柔性优良，并且还与生物材料具有高亲和度。因此，有机电子材料作为生物要素、下一代电子器件以及光电子器件的关键材料受到广泛关注。
[0034]特别地，有机半导体具有π共轭结构，其中碳原子的单键和多键交替地重复。具有π共轭结构的聚合物材料的代表性实例可以包括聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩(PTh)、聚亚苯基乙稀(poly p-phenylenevinyIene(PPV))、及其衍生物。具有π共轭结构的小分子的实例可以包括并五苯、二萘嵌苯、红荧烯、酞菁。
[0035]有机半导体重量轻且具有优良的柔性、可加工性和大面积处理特性。此外，通过掺杂，能够调节有机半导体的结构特性、光学特性和电特性。因此，有机半导体已经用作诸如有机发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)、有机光伏电池(OPVC)和电变色器件的光电子器件的活性层。
[0036]此外，在有机半导体中，自组现象根据发生于作为共轭结构的主框架的31平面的JTi层叠相互作用与发生于烷基侧链之间的疏水相互作用之间的平衡而进展。因此，在低分子有机半导体中，通过抑制由于侧链之间的疏水相互作用引起的侧向生长以及诱发发生于平面之间的31-31层叠相互作用的主导发生，能够制造出在液相中形成的一维自组。在该情况下，分子之间的η轨道重叠主要发生在一维结构的主轴方向上，并且因此，优化电荷传输方向变成结构的主轴。因此，有机半导体可以依据分子结构，采用各种制造方法。
[0037]本公开的示例性实施例涉及一种用于制造具有三维网络结构的有机半导体化合物的方法，其中所述有机半导体化合物是通过在有机半导体溶解于溶剂中的状态下搅拌具有两维网络结构的有机金属前体来制造的。
[0038]根据本公开的不例性实施例的、由有机金属前体和有机半导体合成的有机半导体化合物具有“正交”的特性，这意味着有机半导体化合物具有“相互独立”的概念以及“正交”的概念。也即，有机金属前体和有机半导体可以按相互独立的方式起作用。换言之，有机金属前体不会减弱或增强有机半导体的电特性。此外，有机金属前体对于有机半导体的功能无任何影响。然而，根据本公开的示例性实施例的有机半导体化合物具有这样的形状:其中有机半导体正交地穿透被形成为两维网络结构的有机金属前体的晶格结构中的空隙。通过该形状，根据本公开的示例性实施例的有机半导体化合物具有耐化学性和耐蚀刻性。因此，有机半导体化合物能够应用于常规的光刻工艺，可供连续溶溶法使用，并且能够提高工艺的效率。
[0039]下面，将参考附图详细描述根据本公开的示例性实施例的有机半导体化合物以及制造有机半导体化合物的方法。
[0040]图1A-图1E提供了图示出根据本公开示例性实施例的半导体化合物的制造工艺的图，和图2A-图2E提供了图示出根据本公开的另一示例性实施例的有机半导体化合物的制造工艺的图。
[0041 ]具体而言，参考图1A-图1E，图1A的有机半导体可以被溶胶，如图1B所示，并且图1D的有机金属前体可以被胶凝，如图1E所看到的。在图1D中，有机金属前体中的M表示金属，X表示反应剂。此处，可以通过适合于用途的各种金属合成来形成反应剂。
[0042]根据本公开的示例性实施例，当图1B的溶胶有机半导体和图1E的胶凝有机金属前体被搅拌时，能够形成如图1C所示具有三维网络结构的有机半导体化合物。
[0043]同时，如图2-图2E所示，图2A的有机半导体可以被溶胶，如图2B所看到的，并且图2D的有机金属前体可被溶胶，如图2E所看到的。然后，将图2A的溶胶有机半导体和图2E的溶胶有机金属前体搅拌，与按照如图1A-1E所示的相同的方式，能够形成具有如图2C所示的三维网络结构的有机半导体化合物。
[0044]图3A-3B是图示出根据本公开的示例性实施例的有机半导体化合物的结构的示意图。
[0045]参考图3A和图3B，根据本公开的示例性实施例的有机半导体化合物形成为这样的形状:溶胶有机半导体420正交地穿透被形成为两维网络结构的胶凝有机金属前体410中的空隙。因此，因此，通过为用户目的调节有机金属前体410与有机半导体420的比率，能够调节有机半导体化合物的硬度。
[0046]图4A是提供以详细描述根据本公开的示例性实施例的制造有机半导体化合物的方法的流程图，和图4B是提供以详细描述根据本公开另一示例性实施例的制造有机半导体化合物的方法的流程图。
[0047]参考图4A，根据本公开的示例性实施例的制造有机半导体的方法包括:有机半导体的溶胶化(S210);有机金属前体的胶凝(S220);以及胶凝有机金属前体和溶胶有机半导体的搅拌(S230)。
[0048]在有机半导体的溶胶化中(S210)，有机半导体可以溶解于有机溶剂中，然后被溶胶化。此处，用作有机溶剂的材料可以包括氯仿、二氯甲烷、丙酮、啦啶、四氢呋喃、甲苯、氯苯、二氯苯、或其混合溶液中的一种。
[0049]此外，一般地，本文中所使用的有机半导体不受特别限制，但是期望的是，可以使用具有高载流子迀移率的材料。具体而言，有机半导体的实例可以包括:聚噻吩，诸如聚(3-己基噻吩)、聚苯并噻吩等；聚卩比略；聚亚苯基乙稀(poly (p-phenylenevinylene))，诸如聚亚苯基乙烯等;聚苯胺;聚乙炔;聚丁二炔;聚咔唑;聚呋喃;诸如聚苯并呋喃等聚呋喃;包括如下作为构成成分的聚杂:含氮芳环，如吡啶，喹啉，菲咯啉，唑，二唑等;稠合多环芳香族化合物，如蒽，芘，并四苯，并五苯，并六苯，红荧烯等;含氮芳香族化合物，如呋喃，噻吩，苯并噻吩，二苯并呋喃等；由4，4’_二(N-(3-甲苯基)-N-苯氨基联苯表示的芳香族胺衍生物;二咔唑衍生物，如双(N-烯丙基咔唑)或双(N-烷基咔唑)；二咔唑衍生物；吡唑啉衍生物;芪系化合物;肼基化合物;酞菁，如铜酞菁等;金属卟啉如铜卟啉等;二苯乙烯基苯衍生物;氨基苯乙烯衍生物;芳乙炔衍生物;稠四羧酸二酰亚胺，如萘I，4，5，8_四羧酸二酰亚胺，茈_3，4，9，10-四羧酸二酰亚胺等;有机颜料，如花青，吩恶嗪，若丹明等。
[0050]然后，在有机金属前体的胶凝中(S220)，有机金属前体可以通过水解和缩合反应而形成为梯状两维网络结构。
[0051]当使有机金属前体胶凝时，可以在特定温度(40°C至90°C)下形成梯状两维结构。此处，有机金属前体可以包含金属M和反应剂X。此处，通过合成适合于用途的各种材料来形成反应剂。因此，在步骤S220中，有机金属前体可以通过包含水解和缩合反应的胶凝工艺而胶凝为两维网络结构。
[0052]一般地，金属可以包括从由3(:，11，￥，(^，111，卩6，(:0，祖，31，01，211，？(1，厶8，厶11，取，Pt,Ta,Mo,Zr,Ta,Mg,Sn,Ge,Y,Nb,Tc,Ru,Rh,Lu,Hf,W,Re,Os,Ir,Lr,Rf,Db,Sg,Bh,Hs,Mt,Ds，Rg,和Uub构成的组中选出的一种或多种金属，但是不必限于这些。
[0053]此外，反应剂X可以单独从氢气、烷基、环烷烃基、杂环基、烯基、环烷烃基、炔基、烷氧基、烧硫基、芳酿基、芳基硫酿、芳基、杂芳基、齒基、氛基、甲醜基、烧基幾基、芳基幾基、竣基、烧氧基幾基、芳氧基幾基、烧基幾基、芳基幾基、氣基甲基、氣基或甲娃烧基中选出。
[0054]然后，在搅拌胶凝有机金属前体和溶胶有机半导体时(S230)，在保持预定温度的情况下，搅拌图1B的溶胶有机半导体和图1E的胶凝有机金属前体。结果，可以形成具有形成为如下形状的三维网络结构的有机半导体化合物，其中溶胶有机半导体正交地穿透胶凝有机金属前体的晶格结构中的空隙，如图1C和图3所示。此处，当图1B的溶胶有机半导体和图1E的胶凝有机金属前体被搅拌时，温度约为80°C，但是不限于此。
[0055]同时，根据本公开的另一示例性实施例，如图2A-图2E所示，可以通过搅拌图2A的溶胶有机半导体和图2B的溶胶有机金属前体来形成具有三维网络结构的有机半导体化合物。
[0056]具体而言，如果图2E的溶胶有机金属前体与图2A的溶胶有机半导体一起搅拌，则发生有机金属前体的胶凝。然后，未参与有机金属前体胶凝的图2A的有机半导体会正交地穿透胶凝有机金属前体的晶格结构中的空隙，从而可以形成具有三维网络结构的有机半导体化合物。
[0057]参考图4B，根据本公开另一示例性实施例的用来制造有机半导体的方法可以包括:有机半导体的溶胶化(S310);有机金属前体的溶胶化(S320);以及溶胶有机金属前体和溶胶有机半导体的搅拌(S330)。
[0058]此外，图4A中所示的步骤S210和步骤S220的顺序不受限制，步骤S210和步骤S220可以并行地进行。同样，图4B中所示的步骤S310和步骤S320的顺序不限制，步骤S310和步骤S320可以并行地进行。
[0059][实例]
[0060]有机半导体(聚[2，5-二(2-癸基十四烷基)吡咯并[3，4-C]吡咯l，4(2H，5H)-二酮-(E)-(l，2-双(5-(噻吩-2-基)噻吩-2-基)乙烯]( P-24-DPPDBTE)、聚[(E) -2，7-双(2-癸基十四烷基-4-(5-甲基噻唑-2-基)-9-(5’-(2-(5_甲基噻唑-2-基)乙烯基)-[2，2’-噻吩]-5-yl)苯并[LMN][3，8]菲咯啉-1，3，6，8-(2H，7H)_四酮(PND1-BTE)等)在作为有机溶剂的、浓度为5mg/ml的氯苯中、在80°C的温度下搅拌I个小时以上进行溶胶。然后，将Ο.?μ?以上的有机金属前体溶液(I，8_双(三氯甲硅烷基)辛烷)置于溶胶有机半导体溶液中，然后，在80°C的温度下搅拌约30分钟以上而进行胶凝。同样，在80°C的温度下搅拌30分钟以上来制造有机半导体化合物。在手套箱中借助能够进行温度调节且同时能够搅拌的装置来执行所有的工艺。
[0061]然后，在手套箱内，用旋涂机将制造出的有机半导体化合物涂覆到硅晶片上。此后，通过在150°C以上的温度下执行退火工艺I小时以上，在硅晶片上形成薄膜。用原子力显微镜(AFM)来测量制造的薄膜的厚度，并且测量的厚度为约20nm至约30nm，该厚度与纯有机半导体的厚度相同。
[0062]此后，将参考图5至图7对根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物的特性与常规的纯半传导聚合物的特性进行比较。
[0063]图5提供了将根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物的耐化学性与常规的纯半传导聚合物的耐化学性进行比较的图像。
[0064]图5提供了用于将由如图5A、图5B和图5C所示的纯半传导聚合物形成的薄膜的耐化学性与由如图f5D、图5E和图5F所示的根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成的薄膜的耐化学性进行比较的测试的图像。
[0065]为了对根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成的薄膜的耐化学性进行测试，由纯半传导聚合物形成的薄膜和由根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成的薄膜中的每一个浸入作为能够溶解有机半导体的溶剂之一的氯苯溶液中，然后，检查可溶性。
[0066]作为图5A中浸入之前和图5C中浸入之后之间纯半传导聚合物的状况的比较结果，观察到浸入有机溶剂中的半传导聚合物薄膜被有机溶剂溶解，清楚地区别为一条线。然而，观察到在根据本公开示例性实施例制造的有机半导体化合物中，在如图5D所示浸入有机溶剂之前和如图5F所示浸入有机溶剂之后没有差别。也即，由根据本公开示例性实施例制造的有机半导体化合物形成的薄膜未被有机溶剂溶解。这表明，根据本公开示例性实施例制造的有机半导体化合物具有对有机溶剂的耐化学性。
[0067]一般地，在室温下的有机溶剂中具有高可溶性的有机半导体的情况下，可以通过利用在溶剂中具有极其受限制的可溶性的非溶剂分子诱发自组来制造有机半导体。此外，可以通过双溶剂界面自组方法来制造自组物。此处，双溶剂界面自组方法利用取决于溶剂的有机半导体材料的各种可溶性。然而，根据该方法，在侧链之间具有极强相互作用的一些分子会由于快速结晶化而产生沉淀。为了抑制该现象，可以通过使用两种不同浓度的溶剂来降低自组速度，从而会发生界面处的分子之间的结晶化。然而，在溶溶法的情况下，由于溶剂分子导致的非期望的掺杂效应会带来问题。
[0068]同时，观察到:通过搅拌胶凝有机金属前体和溶胶有机半导体，根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成为三维网络结构，且具有对有机溶剂的耐化学性(图5F)。因此，可以解决当制造上述普通的有机半导体薄膜时要考虑的各种问题。
[0069]特别地，由于根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物对有机溶剂具有强的耐化学性，所以其可供使用各种有机溶剂的连续溶溶法使用。因此，可以通过使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物来制造超高分辨率的串联式有机电子平台。
[0070]然后，图6A-图6B提供了将使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成的沟道的形状与使用常规的纯半传导聚合物形成的沟道的形状进行比较的图像。
[0071]图6A是示出使用常规的纯半传导聚合物形成的沟道的图像；图6B是示出使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成的沟道的图像。此处，沟道可以通过光刻工艺来形成。例如，通过使用掩模来露出特定的部分，图案可以形成在制造的有机半导体化合物膜上。然后，可以通过执行干法蚀刻工艺或湿法蚀刻工艺来形成沟道。
[0072]参考图6A，能够看出通过使用常规的纯半传导聚合物形成的沟道的形状不是平滑的。参考图6B，能够看出，通过根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成的沟道的形状完全不同。
[0073]图7A-图7F提供了将使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成的沟道与使用常规的纯半传导聚合物形成的沟道进行比较的图像。
[0074]参考图7A、图7B和图7C，从分别具有2μπι、3μπι和5μπι宽度且使用纯半传导聚合物形成的沟道能够看出，纯半传导聚合物被有机溶剂溶解，并且在溶溶法期间图案被破坏。
[0075]然而，如图7D、图7Ε和图7F所示，从使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成的沟道能够看出，图案不同。其原因是由于改进的耐化学性，沟道的图案未被溶溶法破坏。
[0076]同时，根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物能够制造成各种形状。此外，根据用户的意愿，有机半导体化合物可以应用于光学接收器或光学发射器。具体而言，有机半导体化合物能够应用于各种领域，诸如有机场效应晶体管(0FET)、集成电路、有机发光二极管(OLED)、光检测器、有机光伏(OPV)电池、传感器、激光器、利用多光子吸收现象的记忆元件、和逻辑电路。此后，将参考图8和图9来详细描述使用根据本公开示例性实施例制造的有机半导体化合物的电子器件的示例。
[0077]图8Α-图SE提供了图示出使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物制造电子器件的工艺的图。
[0078]首先，制备衬底100(图8Α)，二氧化硅膜(Si02)200形成在衬底100的上表面上(图8B)。衬底100可以包含玻璃、聚合物和硅中的任一种。
[0079]然后，将十八烷基(0DTS)300涂覆到二氧化硅膜200的上表面上(图8C)。
[0080]此处，十八烷基将衬底的表面能修正为疏水的且控制有机半导体的方位。具体而言，存在于有机半导体溶液中的聚合物链随机对准。当有机半导体化合物涂覆到衬底上时，十八烷基使存在于有机半导体溶液中的聚合物链能够双向地对准。
[0081]然后，根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物涂覆到0DTS300的上表面上，从而形成半导体层400 (图8D)。
[0082]一般地，半导体层400可以部分地或完全由硅(Si)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)和氮化镓(GaN)形成，或者可以包含有机材料。
[0083]然后，如图8E所示，电极500形成在半导体层400的上表面上。此处，电极500可以包括从金属，导电性金属氧化物，导电聚合物，导电性碳，导电纳米颗粒和插入到有机材料或导电性材料中的纳米颗粒中选择的任一种电极材料，但是不限于这些。
[0084]根据工艺的环境，用户可以将电极材料沉积到半导体层400的上表面上达到预定厚度且通过光刻工艺将电极图案制造成期望的形状。具体而言，可以将光致抗蚀剂涂覆到沉积的电极材料的上表面上，并且可以通过使用掩模来露出特定的部分，从而可以形成图案。然后，可以通过执行干法或湿法蚀刻工艺来形成电极。此处，可以通过诸如丙酮的有机溶剂来去除不必要的光致抗蚀剂。
[0085]然而，在使用常规的纯半传导聚合物形成半导体的情况下，当通过上述普通光刻工艺来形成电极时，电极和半导体层的图案经常被工艺中使用的有机溶剂破坏。然而，使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物形成的半导体层400对有机溶剂具有耐化学性，因此，可以根据用户的意愿自由地形成电极的图案和半导体层。
[0086]图9A-图9B提供了示出使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物的电子器件的电特性的曲线图；图9A示出了P型器件，图9B示出了N型器件。
[0087]为了检查使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物的电子器件的电特性，测量示出栅极的漏极电流Id与栅极和源极间的电压Vcs之间的关系的ID-Vcdf递特性，以及不出漏极电流ID与漏极和源极间的电压Vds之间的关系的Id-Vds输出特性。参考Id-Vcs传递特性曲线，能够看出:通过使用纯半传导聚合物溶液制造的电子器件与通过使用有机半导体化合物制造的电子器件之间在Ids上没有大的差别。也即，能够看出:能够保持类似于在硅晶片上制造的常规的电子器件的电特性。
[0088]同时，根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物提供了工艺的容易性，因此，无需在分子末端合成活性基团。也即，由于直接妨碍有机半导体的载流子移动的活性基团数量较少，所以能够保持有机半导体的电特性。
[0089]同时，可以使各种反应剂与同有机半导体键合的有机金属前体合成。因此，有机金属前体能够用作各种电子器件和用于制造电子器件的材料。例如，能够用于形成半导体层或膜，并且能够用于包括有机半导体膜在内的有机半导体器件。例如，有机半导体器件可以是有机薄膜晶体管、集成电路、有机发光二极管、光检测器、有机光伏电池、传感器、激光器、利用多光子吸收现象的记忆元件、和逻辑电路中的任一种，但是不限于这些。
[0090]此外，根据本公开示例性实施例制造的有机半导体化合物能够用作有机太阳能电池的活性层。此处，活性层是指通过有机太阳能电池中的光反应而产生的激子分离的层。因此，类似于硅太阳能电池的PN结耗尽层，活性层可以包括供体层和受体层。期望地，用于供体层的有机材料可以是光反应性强且能够容易地借助太阳光产生激子的材料，并且期望地，用于受体层的有机材料可以是具有高电子亲和度的材料。
[0091]此外，根据本公开示例性实施例制造的有机半导体化合物可用于有机薄膜晶体管的半导体层。根据有机薄膜晶体管器件的结构，两个电极，即源极电极和漏极电极，置于有机半导体层上，栅极电极置于绝缘层的下面。此处，有机半导体层可以由根据本公开示例性实施例制造的有机半导体化合物形成。
[0092]特别地，使用根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物制造的有机薄膜晶体管具有如下优势:例如低成本制造工艺，简单器件制造工艺，器件的柔性，低功耗，以及生物相容性。因此，有机薄膜晶体管能够应用于柔性有源矩阵显示器、射频识别(RFID)标签以及化学传感器和生物传感器。
[0093]此外，根据本公开示例性实施例制造的有机半导体化合物能够用作有机发光二极管的发射层。一般地，依据发射层的材料，有机发光二极管分类成低分子或单分子有机发光二极管和聚合物有机发光二极管。然而，在许多情况下常规的有机薄膜溶解于有机溶剂中，因此，在形成R像素、G像素和B像素时和形成电极图案时有局限性。然而，由于根据本公开示例性实施例的有机半导体化合物对有机溶剂具有耐化学性，在形成R像素、G像素和B像素以及形成电极图案时是有益的。
[0094]上面本公开的说明为了示例说明的目的而提供，本领域技术人员将理解的是，可以在不改变本公开的技术构思和实质特征的情况下做出各种改变和修改。因此，显然上述实施例在所有方面都是示例性的且不限制本公开。例如，描述为单一类型的各组件能够以分布式方式来实现。同样，描述为分布式的组件能够以组合的方式来实现。
[0095]本公开的范围由下面的权利要求书而不是由实施例的详细说明来限定。应当理解，根据权利要求的含义和范围及其等同的含义和范围构思的所有变型例和实施例都包含在本公开的范围内。
【主权项】
1.一种用于制造有机半导体化合物的方法，包括: 通过搅拌溶胶有机半导体和胶凝有机金属前体来制造有机半导体化合物， 其中所述制造有机半导体化合物包括: 通过允许所述溶胶有机半导体正交地穿透所述胶凝有机金属前体的晶格结构中的空隙来形成三维有机半导体化合物。2.如权利要求1所述的用于制造有机半导体化合物的方法， 其中所述胶凝有机金属前体通过有机金属的前体的水解和缩合反应而胶凝。3.如权利要求1所述的用于制造有机半导体化合物的方法， 其中所述胶凝有机金属前体形成为两维网络结构。4.如权利要求1所述的用于制造有机半导体化合物的方法， 其中在保持预定温度的同时进行所述制造有机半导体化合物。5.如权利要求1所述的用于制造有机半导体化合物的方法， 其中所述溶胶有机半导体通过在有机溶剂中溶解有机半导体而溶胶化。6.如权利要求5所述的用于制造有机半导体化合物的方法， 其中所述有机溶剂包括氯仿、二氯甲烷、丙酮、吡啶、四氢呋喃、氯苯、二氯苯、或其混合溶液中的一种。7.—种用于制造有机半导体化合物的方法，包括: 通过搅拌溶胶有机半导体和溶胶有机金属前体来制造有机半导体化合物， 其中所述制造有机半导体化合物包括: 通过使所述溶胶有机金属前体胶凝且允许所述溶胶有机半导体正交地穿透所述胶凝有机金属前体的晶格结构中的空隙来形成三维有机半导体化合物。8.如权利要求7所述的用于制造有机半导体化合物的方法， 其中所述胶凝有机金属前体是通过所述溶胶有机金属前体的水解和缩合反应而进行胶凝的。9.如权利要求8所述的用于制造有机半导体化合物的方法， 其中所述胶凝有机金属前体形成为两维网络结构。10.如权利要求7所述的用于制造有机半导体化合物的方法， 其中在保持预定温度的同时进行所述制造有机半导体化合物。11.如权利要求7所述的用于制造有机半导体化合物的方法， 其中通过在有机溶剂中溶解有机半导体来将所述溶胶有机半导体溶胶化。12.如权利要求11所述的用于制造有机半导体化合物的方法， 其中所述有机溶剂包括氯仿、二氯甲烷、丙酮、吡啶、四氢呋喃、氯苯、二氯苯、或其混合溶液中的一种。13.一种有机太阳能电池，包括: 通过权利要求1所述的方法制造的有机半导体化合物作为活性层。14.一种有机半导体器件，包括: 通过权利要求1所述的方法制造的有机半导体化合物作为半导体层。15.一种有机发光二极管，包括: 通过权利要求1所述的方法制造的有机半导体化合物作为发射层。16.—种具有三维网络结构的有机半导体化合物，其中溶胶有机半导体正交地穿透位于每个均具有两维晶格结构的胶凝有机金属前体结构之间的空隙。17.如权利要求16所述的有机半导体化合物， 其中所述胶凝有机金属前体结构是通过有机金属的前体的水解和缩合反应而进行胶凝的。18.如权利要求16所述的有机半导体化合物， 其中所述溶胶有机半导体是通过在有机溶剂中溶解有机半导体而形成的。
【文档编号】H01L51/44GK105985611SQ201511032372
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】金渡桓, 李镐瑨, 朴汉武, 崔根荣
【申请人】崇实大学校产学协力团