)在制备了金属量子点层、有机半导体绝缘层的硅/ 二氧化硅衬底样片上采用图形化掩膜覆盖蒸镀工艺形成Cr/Au复合金属电极，分别作为金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极；其中源极、漏极和栅极面积为200 μ mX 300 μ m，源极与漏极间距为50 μ m ;图4为涂覆了金属量子点层、有机半导体层并镀电极后的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图，其中I为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为涂覆形成的金属量子点膜层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极。
[0034](5)采用3000rpm转速、60s旋涂时间将聚酰胺酸溶液旋涂到已经制备了金属量子点层、有机半导体层并镀电极后的硅/ 二氧化硅样片上，并经过相应的热处理聚酰亚胺化，即在金属量子点上形成一层有机绝缘隔封装保护层；图5为封装后的金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管结构示意图，其中I为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为涂覆形成的金属量子点膜层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极，8为有机绝缘封装层；图6为金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的工作原理示意图。其中I为衬底硅，2为硅表面二氧化硅膜，3为涂覆形成的金属量子点膜层，4为涂覆形成的有机半导体层，5为源极电极，6为漏极电极，7为栅极电极，8为有机绝缘封装层，9为工作时电流流动示意图。
[0035]综上所述，本发明制备方法新颖，制作成本低，制备工艺简单，器件性能灵活可控。所制备的晶体管具有特殊金属量子点/有机半导体材料复合导电沟道层，因此，可充分利用金属量子点/有机半导体复合材料对于薄膜晶体管导电沟道长度的调控效应及其金属量子点的量子尺寸效应，从而有效提高了金属量子点/有机半导体复合导电沟道晶体管的灵敏度和输出转移特性，因此，在新型光电器件中将具有非常重要的应用前景。
[0036]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤S1:选取一硅/ 二氧化硅衬底，所述的硅/ 二氧化硅衬底包括衬底硅以及设置于衬娃表面的二氧化娃膜； 步骤S2:利用旋涂成膜工艺在所述硅/ 二氧化硅衬底表面制备金属量子点层； 步骤S3:制备有机半导体层，得到金属量子点/有机半导体复合膜层，并将所述的金属量子点/有机半导体复合膜层作为导电沟道； 步骤S4:在步骤S3得到的覆盖有金属量子点/有机半导体复合膜层的硅/ 二氧化硅衬底上制备金属电极，得到金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极； 步骤S5:采用有机物封装，得到金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管。2.根据权利要求1所述的一种金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述步骤S2具体包括以下步骤: 步骤S21:制备金属量子点溶液:将包括硝酸银以及HAuC14的含金属离子化合物、亚油酸钠、无水乙醇、亚油酸和去离子水混合搅拌后依次通过水热反应、反复采用去离子水以及无水乙醇高速离心清洗处理，最后分散到环己烷溶液中，得到相应的金属量子点溶液； 步骤S22:制备金属量子点层:将所述硅/ 二氧化硅衬底采用包含硫酸以及双氧水的溶液高温清洗，并采用旋涂工艺将步骤S21制备的金属量子点溶液旋涂成膜，在硅/ 二氧化硅衬底的二氧化硅膜表面形成一层金属量子点膜层，得到覆盖金属量子点层的样片。3.根据权利要求1所述的一种金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述步骤S3具体为:将有机半导体前驱体溶液旋涂在覆盖了金属量子点层的硅/ 二氧化硅衬底上，并采用热处理固化所述的有机半导体前驱体溶液，在硅/二氧化硅衬底的金属量子点层上制备有机半导体层，得到金属量子点/有机半导体复合膜层O4.根据权利要求1所述的一种金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述步骤S4具体为:在具有金属量子点/有机半导体复合膜层的硅/ 二氧化硅衬底的复合膜层表面以及衬底背面分别采用图形化掩膜覆盖蒸镀工艺形成Cr/Au复合金属电极，分别作为金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极。5.根据权利要求1所述的一种金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述步骤S5具体为:将聚酰胺酸溶液旋涂在具有金属量子点/有机半导体复合膜层以及金属电极的硅/二氧化硅衬底的有机半导体层表面形成膜，并采用阶梯温度热处理方式实现聚酰胺酸的聚酰亚胺化，得到金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管。6.根据权利要求2所述的一种金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:其中金属离子化合物:亚油酸钠:无水乙醇:亚油酸=0.3-1.0:1.0-2.0:5-15:0.5-2.5 ;混合搅拌后的溶液总体积占水热反应釜的40%_60% ;水热反应温度为20°C _200°C;水热处理时间为30min-400min ;所述金属量子点溶液中金属量子点浓度为3-10个/cm3。7.根据权利要求2所述的一种金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述娃/ 二氧化娃衬底面积为IcmX Icm ;其中二氧化娃膜作为金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的绝缘层，所述二氧化硅膜的厚度为30-300nm ;步骤S22中所述旋涂工艺转数为1000_5000rpm。8.根据权利要求3所述的一种金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述有机半导体前驱体溶液包括并五苯、PEDOT/PSS ;其中所述将有机半导体前驱体溶液旋涂在覆盖了金属量子点层的硅/二氧化硅衬底上的旋涂工艺转数为1000-3000rpm ;所述的热处理温度为80-150°C，所述的热处理时间为0.5-3.0h，所述的有机半导体层厚度为5nm-30nm。9.根据权利要求4所述的一种金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述图形化掩膜覆盖蒸镀工艺为采用图形化的金属掩膜覆盖具有金属量子点/有机半导体复合膜层的硅/二氧化硅衬底的复合膜层表面以及衬底背面，再在其表面进行蒸镀；所述的源极、漏极和栅极面积均为200 μπιΧ300 μπι，所述源极与漏极设置于复合膜层表面，间距为10-50 μ m，所述的栅极设置于衬底背面。10.根据权利要求5所述的一种金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述阶梯温度热处理方式为120°C /I h，180°C /I h，250°C/l h，300°C /I ho
【专利摘要】本发明涉及一种金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的制备方法，在硅/二氧化硅衬底上，依次制备出金属量子点层、有机半导体层，随后，通过图形化掩膜覆盖蒸镀工艺技术金属量子点/有机半导体复合导电沟道层表面及其硅片衬底背面上分别形成Cr/Au复合金属电极，作为相应的源极、漏极和栅极，再通过旋涂有机物实现对量子点导电沟道的有效封装和保护，从而制备出新型的金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管。本发明制备方法新，制作成本低，制备工艺简单，精确可控，有效提高了金属量子点/有机半导体复合导电沟道薄膜晶体管的开关比及其电流值，因此，在新型光电器件中将具有非常重要的应用价值。
【IPC分类】H01L51/40, H01L51/30
【公开号】CN104882541
【申请号】CN201510281075
【发明人】杨尊先, 郭太良, 徐胜, 周雄图, 钱堃, 杨洋
【申请人】福州大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月28日