晶体管及其制造方法
【专利摘要】一种半导体组合物，其包含可溶性多并苯半导体及聚合半导体粘合剂，该粘合剂在1000Hz下的电容率大于3.4。当在纯态下测量时，该半导体粘合剂的电荷迁移率大于10-7cm2/Vs且更优选地大于10-6cm2/Vs。源极及漏极由半导体组合物桥联的有机薄膜晶体管具有期望的再现性及电荷迁移率性质。该有机半导体组合物可通过溶液涂布施用。
【专利说明】晶体管及其制造方法
[0001]发明【技术领域】
[0002]本发明大体上涉及有机半导体层制剂、包含所述制剂的层、用于制备所述制剂和层的方法及包含所述制剂的电子装置，且本发明最适用于有机薄膜晶体管(OTFT)。
[0003]发明背景
[0004]有机半导体由于其能够实现低成本柔性电子装置的潜力而成为深入研究及开发的对象。其已广泛用于有机场效应晶体管及整合多个装置的电路中。预期OTFT将成为显示器【技术领域】中的重要技术，在显示器【技术领域】中OTFT的低制造成本、柔性且重量轻将导致OTFT在一些情况下可置换其基于硅的对应物。然而，在改进有机半导体材料性能领域及装置制造中需要显著改进。
[0005]OTFT装置需要满足包括以下的有挑战性的性能属性组合的有机半导体材料:高电荷载流子迁移率以及高电、机械及热稳定性。尽管可获得各种各样的高电荷载流子迁移率材料，但这些材料通常为非聚合有机分子，其在加工后产生易碎层，从而限制装置的柔性(参见 N.Madhavan, Organic Chemistry Seminar Abstracts2001-2002SemesterII, University of Illinois at Urbana Champaign,2002,第 49-56 页，http://www.scs.uiuc.edu/chemgradprogram/chem/435/s02-Madhavan.pdf)。
[0006]另一方面，可获得各种各样的具有优良柔性及韧性的非晶形及结晶半导体聚合物；但这些聚合物具有不利的低电荷载流子迁移率(LL Chua等人，Nature, 2005年3月，第434卷,第194-198页)。曾提议使用多并苯(polyacene),尤其取代的可溶性并五苯分子作为半导体。这些化合物及许多使用这些化合物的电子装置先前已公开于美国专利申请2003/0116755、EP1729 357 及美国专利 6，690，029 中。
[0007]期望改进半导体层的稳定性及完整性且W02005/055248中已公开通过使用非聚合可溶性并五苯半导体分子及电容率ε ^至多为3.3的聚合物粘合剂来实现此目的。W02005/055248在关于顶门极晶体管的测试中报告2种组合物未显不电荷迁移率,5种组合物显示电荷迁移率高于1.0cmVVs且9种组合物的迁移率介于O与1.0cm2/Vs范围之间。所报告的最佳结果为迁移率为1.44，标准差为0.35。此外，该申请中的所有22个实施例均为顶门极OTFT配置。我们发现在底门极有机薄膜晶体管情况下电荷载流子迁移率实质上降低；W02005/055248并未解决底门极晶体管问题。W02007/078993中尝试使用并五苯半导体分子及电容率超过3.3的粘合剂；所报告的最佳电荷迁移率为2X 10_2cm2/Vs。这似乎印证了先前关于粘合剂的电容率应低于3.3的教导。
[0008]沉积半导体层例如多并苯半导体/聚合物粘合剂制剂的最简单方式为使半导体及聚合物溶解于合适溶剂中，沉积配制的材料且蒸发溶剂。取代的可溶性并五苯已描述于上述说明书中且其合适粘合剂已公开于W02005/055248中。W02005/055248A、W02007/078993及US2007/0158646中公开许多有用的粘合剂。
[0009]薄膜晶体管的一个重要方面为其在阵列中的性能应尽可能一致。若在制造晶体管时晶体管的性能存在广泛变化，则这将引起终端使用装置性能的变化。例如，若显示器应用中使用非均匀晶体管底板，则显示器中的像素将不均匀且具有不可接受的品质。性能不一致问题通常极显著地随晶体管尺寸减小而增加，因为晶体管尺寸减小涉及源极与漏极之间的通道长度的缩短。多年来电子元件尺寸减小已成为电子设备发展的一致及一贯特征且问题越来越严重。
[0010]本发明的一目标为提供在电子装置中具有大体上优良的性能一致性同时具有优良电荷迁移率的组合的半导体组合物。
[0011]发明描述
[0012]本发明包含其中源极及漏极由半导体组合物桥联的有机薄膜晶体管，该半导体组合物包含可溶性多并苯半导体及聚合半导体粘合剂，该粘合剂在1000Hz下的电容率大于
3.4，优选地为至少3.5且适宜地为至少3.7，例如至少4.1，且在纯态下的电荷迁移率大于
107cm2V 1S \更优选地大于10 6Cm2V 1S \例如大于10 5cm2V 1S、
[0013]优选的半导体聚合物为式(I)的聚合物，其可为均聚物或共聚物。共聚物为由两种或更多种不同单体制备的那些聚合物且包括三元共聚物、四元共聚物及类似物。单体可结合以形成无规共聚物、嵌段共聚物(block copolymer)或嵌段共聚物(segmentedcopolymer)以及任何种类的其它结构布置。
[0014]
【权利要求】
1.一种半导体组合物，其包含可溶性多并苯半导体及聚合半导体粘合剂，所述粘合剂在1000Hz下的电容率大于3.4。
2.根据权利要求1所述的半导体组合物，其中当在纯态下测量时，所述半导体粘合剂的电荷迁移率大于10 7cm2/Vs且更优选地大于10 6cm2/Vs0
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述粘合剂包含三芳基胺重复单元。
4.根据权利要求1或2所述的半导体组合物，其包含具有以下结构的均聚物或共聚物
5.根据权利要求4所述的组合物，其中所述聚合物具有直接取代于芳环上的2、4和/或6位的烷氧基取代基。
6.根据权利要求4所述的组合物，其中氰基借助于连接基团连接至所述芳环。
7.根据权利要求4所述的组合物，其中烷氧基和/或氰基取代是在侧链芳环上进行。
8.根据权利要求3、4、5或6所述的组合物，其中若所述重复单元中存在I个氰基，则所述氰基位于所述侧链芳环的2位，且若存在两个氰基，则所述氰基位于所述侧链芳环的2位及6位。
9.根据权利要求4所述的组合物，其中甲氧基存在于所述侧链芳环的2位、4位上。
10.根据权利要求1或2所述的组合物，其包含可被取代的三芳基胺基团及可被取代的芴、螺二芴或茚并芴基团。
11.根据权利要求1、2或3所述的组合物，其具有以下式:
12.根据任一前述权利要求所述的组合物，其中所述粘合剂为所制备的包含三种或更多种不同单体单元的共聚物或共聚物混合物。
13.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述粘合剂包含三芳基胺基团，其中至少一个芳基还形成另一结构的一部分，该另一结构包含至少一个其它芳环，且为聚合链的一部分，或其中不形成所述聚合链的一部分的芳基形成另一结构的一部分，该另一结构包含至少一个其它芳环。
14.根据任一前述权利要求所述的组合物，其中所述多并苯半导体为线性多并苯且包含3至7个并苯环。
15.根据权利要求13所述的组合物，其中所述多并苯半导体具有五个并苯环。
16.根据权利要求13或14所述的组合物，其中所述多并苯半导体被两个甲硅烷基乙炔基取代。
17.根据权利要求15所述的组合物，其中所述甲硅烷基乙炔基位于6位、13位。
18.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述多并苯半导体为其中中心环为苯环而末端环为5元杂环，且在中心苯环上被两个甲硅烷基乙炔基取代的多并苯。
19.根据权利要求15、16或17所述的组合物，其中所述甲硅烷基乙炔基在各Si原子上被3个有机基团取代。
20.根据权利要求18所述的组合物，其中所述有机基团为乙基或丙基，优选地为异丙基。
21.一种有机薄膜晶体管，其中源极及漏极由根据任一前述权利要求的半导体组合物桥联。
22.一种制造有机薄膜晶体管的方法，其包括通过溶液涂布来沉积根据任一前述权利要求的有机半导体组合物。
23.一种根据任一前述 权利要求的半导体组合物的溶液，其是用于权利要求21所述的方法中。
【文档编号】H01L51/05GK103703581SQ201280025694
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年5月24日 优先权日:2011年5月26日
【发明者】贝弗莉·安妮·布朗, 西蒙·多米尼克·奥吉尔, 马可·帕伦博, 克里·劳拉·梅可 申请人:普罗赛斯创新中心有限公司