专利名称：一种底栅极垂直结构有机发光场效应晶体管及其制备方法
一种底栅极垂直结构有TO光场鹏晶体管及其制备方法
技术领域：
本发明属于有机电子器f^术领域，涉及有机发光场效应晶体管的构型和制备施。
背景mi ,來有机发光二极管和有机场';^s晶^t^w机电子器件以其质量轻，柔性，
可低^批量^等诸多优点而受到了人们极大的关注。有机发光二极管的研^±要用于未来的
平,示，而有m^;^z晶体管则可自于平feM示的有源驱动单元。将光ait和传统晶体， 节电流作用皿^体的多功能有机发光晶体管可以为实m^来真正的全有机高集成的电子器件 奠定基础。然而有机材料与生俱来的低载流子密度和迁移率，导致传统的横向结构有机场s^晶 体管输出电流很低，即^赃高的工作腿下，难以满足有i拨光二极管驱动的需要。为了提高传统 横向结构有机场效应晶体管的歸输出电流，通过M^横向沟道长度和提高载流子fflm横截面积是 工2±的两种常皿径。但就目前的工艺水平而言，仍是一个巨大的挑战。垂直堆叠式结构的有
机晶体管(VOFET)，可以实现低工作M下高的输出电流，从而为更好的解^t/is光二极管有
源矩陶区动麟了可能。其良好的工作性貧拄要是因为細垂直结构，从而将载流子的导电沟道
縮MS—百纳M右(蒸镀的有tilM厚度)，it流子ail面积也;Wt加，最终可以实现低工作电
压下高的输出电流。因此制备新型结构有机场効s晶体管并利用其控制有机发光二极管成为一个 錢的研究方向。
发明内容本发明目的是克服现有技术存在的，不足，,一种底栅极垂直结构的有丰几
发光场舰晶赠及其制备方法。本发明制备的有in^光场玄赃晶体管采用一种底栅极垂;im^方案，集光鄉和传统的晶体
，节作用^"体，可实现器件在低的栅电t紅作Ekffi下对光皿^S的控制，驱动发光单元的发光。
本发明,的底栅极垂直结构有ma光场^is晶体管包括电容单^p有机光mf单元，有机 光微单元垂直堆叠在电容单处；臓的电容单元依次包括衬願、底栅电鹏、电介质绝缘 层和源电极，臓的有机光鄉单元依次包拾源电极、有職光功能复合层和漏电极，电容单元
和有机^Sif单^lil中间^W的源电^i在一起。
戶皿的衬底层为柔性或刚性的透明材料。底栅电极层、源电极和漏电极为透明导电材料。其
中源电极厚度为20nm并且表面粗糙，其粗,与厚SM不多。使^有机发光功能复合M^M形駄的载流子^a势垒。
戶皿的电介质绝缘层为有机物、无机物^机物与无机物的混^/。 m的有ma光功能复 合层包括空穴糊层和发媳
本发明材料，为Glass/TTO/PI/Cu/NPB/AlQ/LiF/Al。
本发明，的底栅极垂直结构有 光场$鹏晶体管的制备方、^括以下步骤
第一、电容单元的制备选择^WM衬底的rro作为底栅电极，鹏或蒸镀一层电介质绝
缘层，然后沉积源电极；
第二有机光鄉单元的制备鄉一賴恪的电容单元的源电丰肚面沉积有机发光功能复
合层，然后^r漏电极。
本发明的优点和积极鄉
本发明制备的有机垂！3tmt晶條兼具有机发光二极管的发光和晶体管的开关调节两个功 能。当电容单元被充电时，积累在源电极的电荷能有效的调节源极与有腿之间的载流子aA势 垒，从而超啦制源漏输出电流大小的目的，最雜制^lt单元发光的弓驢。器件可掛共0.2mA 的输出电流，其大小足以驱动发光单元发光，器件的工作腿大小(开启顿)为6V。此种垂直 ，的方案，实现了器件的多功能化，为有源矩阵OLED平,示的实际，提供了一种新的解 决方法。
图1魏栅极垂直结构有机发光场 鹏晶赠结构示意图。
图中，1为衬底层，2为底栅电丰SM， 3为电介质^^层，4源电极，5为空穴fHr层，6为 发光层，7为漏电极。具体$ ^
鄉例1: Glass/TTO/PI/Cu/NPB/AlQ/LiF/Al裕拨光场鹏晶赠。
i^^光场^o^晶体管的结构如图i m^，包括电容单^瞎机^ait单元，有机^lt单元
垂直堆叠在电容单^Jl; 0M的电容单元依次包括衬/SM1、底栅电,2、电介质^g^层3和源 电极4,臓的有机光微单元依次包括源电极4、有机发光功能复合层(由空穴^lT层5和发光
层6构成)和漏电极7，电容单^n有机光鄉单^iai中间共有的一个源电极4连在一起。鄉例2、娜极垂直娜有職舰舰晶條的制备施
1. 电容单元制备选择鹏做衬廳i，其表面^h有图案化的电阻率为ioo/口的rro作
为底栅电 2;
糖后的聚^ (pi)旋涂在rro上充当电介质绝缘层3，设定魏为30oo转/分鹏，膜 厚为35to使单位电W^:，其电容单元效果好。旋涂好的基片先在^滞中千燥5射中，然后
SM气，气体下，220'C退火处理3小时。
真空蒸镀半透明的铜为源电极4 (相当于OLED的阳极)，膜厚为20nm，源电t蹄^^求很 執20nm)并且粗糙，其粗糙度与厚度差不多，与有机发光功能复合驟触形成大的载流子注入势 垒。然后将Qi电极紫外处理3小时以上，形成一层薄的铜氧化物。
2. 有机^i^f单元制备有机发光功能复合层細N, N，-biphenyl-N， N，-bis(l-naphthylKl， r-biphenyl)-4， 4'diamine (NPB 60nm )作为空穴ffll层，Tris(8Kiuinolinolato)aluminum (A1Q 40nm) 作为电子^ll层和发媳6， Al/LiF(120/0.8nm)作为漏电极7(相当于OLED的阴极)，依7爐行真 空m^只。真該统真顿纟^f在2xl04Pa以下。为保证栅源漏三电极糊艮好錢，需精确校准 掩膜。镀膜速率和膜厚由FIM-V型膜厚检测仪监控，光电流-电压和电流-电压特性曲线由 Kei1hley2400电源及Keithley485微电流i杉賊的观!l錄统测量，所有泖B^S室温常压下进行。
实麟果表明，在源漏秘一定时，当施加的栅极电JBiiU—定的極值时，可起到传统的 场'鹏管的开关电流的功能。ffi3iS制栅极电压的大小就可以调节^ 源漏电极的电流，从而控 制发光弓驢。当固定源漏电压为8V，栅极腿低于4V时，器件的输出电流在1X10—、以下还 不足以驱动^M单元发光，光电流几乎为零。但当栅极腿扫描超(J-6V时，器件的输出电流 增紹IJ3X10-5A,观察到光鎌单元开始发光。当扫描栅极^J1M鹏紹IJ10V时，器件的发光 @*^亮，光电mif加到1.4X10—7A，源漏电^i^J0.2mA，器件的电流开关比约103。
权利要求
1. 一种底栅极垂直结构有机发光场效应晶体管，其特征在于该有机发光场效应晶体管包括电容单元和有机光发射单元，有机光发射单元垂直堆叠在电容单元上；所述的电容单元依次包括衬底层、底栅电极层、电介质绝缘层和源电极，所述的有机光发射单元依次包括源电极、有机发光功能复合层和漏电极，电容单元和有机光发射单元通过中间共有的源电极连在一起。
2、 根据权利要求l自的底栅极垂直结构有丰/ia光场安鹏晶^iS ，征在于0M的衬/^M为柔性或刚性的透明材料。
3、 根据权利要求i皿的/a极垂直结构有t;m光场交，晶,，，tE在于戶皿的底栅电 极层、源电极和漏电极为透明导电材料。
4、 根据权利要求3 0M的底栅极垂直结构有机发光场' 她晶体管，，征在于戶脱的源电极 厚度为20nm^并且表面粗糙，使^有!Oa光功能复合M^M^^;的载流子aA势垒。
5、 根据权利要求1自的底栅极垂直结皿机发光场 娘晶,，，征在于0M的电介质 绝缘层为有机物、无机物棘机物与规物的混，。
6、 根据权利要求i皿的底栅极垂直结构有丰;m光场5赃晶体管，，征在于戶;M的有tm 光功能复合层包括空穴糊层和发媳
7、 一舰利要求l臓的底栅极垂直结构有職光场鹏晶赠的制备方法，辦征在 方跑括以下步骤第一、电容单元的制备选择刚性麟性的透明衬底，然后在衬底上蒸鹏栅电极，鹏或 蒸镀一层电介质纖层，然后沉积源电极；第二有机光鄉单元的制备在第一舞恪的电容单元的源电社面沉积有机发光功能复合层，然后S^R漏电极。
8、 根据权利要求7戶做的帝恪方法，辦征在于源电^J:面沉积的有机发光功能复合层依次 包括空穴微层和发媳
全文摘要
一种底栅极垂直结构有机发光场效应晶体管及其制备方法。有机发光效应晶体管为底栅极垂直结构，有机光发射单元垂直堆叠在电容单元上，通过一个共有的源电极构成，其结构依次为衬底、栅电极、电介质绝缘层、源电极、氧化层、有机发光复合功能薄膜层和漏电极。其制备方法是在刚性或柔性衬底上制备栅电极，甩膜或蒸镀绝缘层，在绝缘层上蒸镀源电极，接着蒸镀有机发光复合功能薄膜层，最后蒸镀漏电极。采用该结构有机发光场效应晶体管，制作工艺简单，可将载流子的导电沟道缩减至一百纳米左右，载流子通道面积大大增加，实现集光发射和传统的效应管调节作用于一体的多功能，在低的工作电压下对光发射的控制，起到利用效应管驱动发光单元的作用。
文档编号H01L51/50GK101546813SQ20091006834
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者吴仁磊, 程晓曼, 胡子阳 申请人:天津理工大学