一种组合物及含有该组合物的有机半导体场效应晶体管和其制备方法_3

文档序号:9410723阅读:来源:国知局
,VT为阈值电压,W为沟 道宽度,L为沟道长度,Q为介电层的电容。
[0079] 实施例1:
[0080] 本实施例所采用半导体活性材料聚合物H)PPTT如式III所示。
[0081] 所采用的添加剂四甲基碘化铵如式VI所示:
[0082]
[0083] 1.聚合物PDPPIT合成参照已报道文献(2.¥.0^11,]\111^6,1?.5.4811抑尺¥. Gu,S.Albert-Seifried,M.M.Nielsen,B.Schroeder,T.D.Anthopoulos,M.Heeney,I. McCulloch,H.Sirringhaus.High-performanceambipolardiketopyrrolopyrrole-Thien o[3,2_b]thiophenecopolymerfield-effecttransistorswithbalancedholeand electronmobilities.Adv.Mater.,2012, 24, 647-652.)。合成的PDPPIT重均分子量为 225KDa,分散系数为2. 72。
[0084] 2.混合添加剂聚合物薄膜器件的制备
[0085] 采用底栅底接触的晶体管结构。高掺杂硅作为栅极,利用高温法在其上制备一层 300nm厚的二氧化娃作为介电层,电容为9nFcm2。
[0086] 在二氧化硅上修饰单分子修饰层(十八烷基三氯硅烷,0TS):将硅片在丙酮和去 离子水中分别超声3次,每次5分钟。再浸入硫酸双氧水混合溶液中(2/1,v/v),水浴100°C 煮沸20分钟。用去离子水冲洗3次,超声3次,每次5分钟,再用异丙醇超声清洗1次,5分 钟,用氮气枪(高纯氮)吹干。把吹干的硅片放置在真空干燥箱中80°C真空干燥30分钟,将 十八烷基三氯硅烷用毛细管取2y1滴在表面皿中间,重新再真空干燥箱中125°C保持240 分钟,降至室温后取出。分别用三氯甲烷,正己烷,异丙醇超声清洗(5分钟)硅片表面多余 的十八烷基三氯硅烷(0TS),用氮气枪吹干待用。
[0087] 金电极采用掩膜板的方法,真空蒸镀成器件图案。沟道长(L)和宽(W)分别为80 微米和8800微米。
[0088] PDPPTT/We4I混合膜的制备:向热的聚合物邻二氯苯溶液(5.Omg/mL,100°C) 以混合比例为1 :30(添加剂与聚合物链节的摩尔比)加入含有添加剂的二甲亚砜溶液 (75mmg/mL),在保持100°C搅拌3分钟,然后将热的混合溶液滴到加热的硅片上,以2000rpm 旋涂成膜。底栅底接触型四甲基碘化铵添加的roPPTT场效应晶体管器件制作完成。器件 的结构如图1A所示。
[0089] 为了对比添加效果,以类似的器件制备方法制作本体roPPTT底栅底接触型场效 应器件。
[0090] 实施例2 :
[0091] 本实施例所采用半导体活性材料聚合物H)PP4T如式V所示。
[0092] 所采用的添加剂如式VII所示:
[0093]
[0094] 1.聚合物PDPP4T合成参照已报道文献(J.Am.Chem.Soc,2011,133,10364)。合成 的TOPP4T重均分子量为271KDa,分散系数为2. 5。
[0095] 2.混合添加剂聚合物薄膜器件的制备
[0096] 采用底栅底接触的晶体管结构。高掺杂硅作为栅极,利用高温法在其上制备一层 300nm厚的二氧化娃作为介电层,电容为9nFcm2。
[0097] 在二氧化硅上修饰单分子修饰层(十八烷基三氯硅烷,0TS):将硅片在丙酮和去 离子水中分别超声3次,每次5分钟。再浸入硫酸双氧水混合溶液中(2/1,v/v),水浴100°C 煮沸20分钟。用去离子水冲洗3次,超声3次,每次5分钟,再用异丙醇超声清洗1次,5分 钟,用氮气枪(高纯氮)吹干。把吹干的硅片放置在真空干燥箱中80°C真空干燥30分钟,将 十八烷基三氯硅烷用毛细管取2y1滴在表面皿中间,重新再真空干燥箱中125°C保持240 分钟,降至室温后取出。分别用三氯甲烷,正己烷,异丙醇超声清洗(5分钟)硅片表面多余 的十八烷基三氯硅烷(0TS),用氮气枪吹干待用。
[0098] 金电极采用掩膜板的方法,真空蒸镀成器件图案。沟道长(L)和宽(W)分别为80 微米和8800微米。
[0099] PDPP4T/PyCH3I混合膜的制备:向热的聚合物邻二氯苯溶液(5.Omg/mL,100°C)以 混合比例为1 :30(添加剂与聚合物链节的摩尔比)加入含有添加剂的DMF溶液(50mmg/ mL),在保持100°C搅拌3分钟,然后将热的混合溶液滴到加热的硅片上,以2000rpm旋涂成 膜。底栅底接触型甲基吡啶碘盐添加的TOPP4T场效应晶体管器件制作完成。器件的结构 如图1A所示。
[0100] 为了对比添加效果,以类似的器件制备方法制作本体TOPP4T底栅底接触型场效 应器件。
[0101] 实施例3:
[0102] 采用如实施例2类似的方法制备场效应器件,其中,本实施例所采用半导体活性 材料聚合物TOPP3T如式IV所示。所采用的添加剂如式VIII所示:
[0103]
[0104] 实施例4:本发明所制备混合添加剂型聚合物薄膜GIXRD的测量
[0105] 依据类似实施例1中的方法在0TS修饰过的硅基片上用旋涂的方式制备混合四甲 基碘化铵的roPPTT薄膜,添加比例(添加剂与聚合物链节的摩尔比)为1:30。用同步辐射 光源进行GIXRD测试,使用光波长为1,2398A。得到混合前后薄膜的GIXRD图谱如图2所 不。
[0106] 可以明显看出,混合前roPPTT只有两个衍射峰,分别在2 0为3. 73°和一个弱 的峰2 0为7.18°,得出相对应的层层间距为19.1A。而混合后的GIXRD图谱显示有四 个衍射峰,除了第一个很强的峰(2 0 = 3. 6° )外,还有三个衍射峰(2 0 = 7. 08°,2 0 = 10. 5°和2 0 = 13. 96° ),通过布拉格公式计算得到这四个衍射峰分别为Qz方向上的 100,200,300和400衍射峰,由此计算出的层间距为丨9.7A。这充分显示了混合四甲基碘化 铵的roPPTT薄膜具有更加有序的堆积结构。而且混合添加后,层间距增加了 0.6人,说明 混合可能导致烷基链长度增加,在H)PPTT和添加roPPTTA#e4I(30:1)的GIXRD图谱上,我 们并没有在Qxy的方向观察到峰的出现,这说明聚合物分子可能以edge-on的方式排列在 基底上。
[0107] 实施例5 :本发明所制备混合添加剂聚合物薄膜形貌分析测量
[0108] 依据类似实施例1中的方法在0TS修饰过的硅基片上用旋涂的方式制备混合四甲 基碘化铵的roPPTT薄膜,添加比例(添加剂与聚合物链节的摩尔比)为1:30。形貌分析在 NanoscopeVAFMInstruments上表征。图 3 给出了PDPPIT和混合PDPPIT/NMe4I(30:1) 的AFM高度图和相图。
[0109] 通过AFM测量发现混合前后聚合物纤维的宽度都为8-10nm,但是混合后明显可以 看到聚合物纤维的聚集程度大大增加,形成更大的聚集体,这非常有利于半导体材料载流 子的传输。
[0110] 实施例6 :在空气中进行实施例1的场效应器件的性能测试,所用仪器为 Keithley4200SCS半导体测试仪。其混合前后的输出曲线和转移曲线如图4所示。可以看 出,roPPTT是典型的p-型半导体聚合物。利用旋涂方法新制作的场效应晶体管器件能达 到Ucn^Vis1的空穴迀移率。
[0111] 添加了四甲基碘化铵的聚合物roPPTT场效应器件开态电流明显提高,关态电流 也有所提尚,添加后的开关比几乎没有变化。迁移率由〇. 8cm2VS1提尚到19. 5cm2Vk、 亚阈值斜率明显降低,器件的开启速度大大提高。由结果可以看出,通过对活性层的添加, 可以大大提升聚合物薄膜场效应晶体管的性能。
[0112] 实施例7 :在空气中进行实施例2的场效应器件的性能测试,所用仪器为 Keithley4200SCS半导体测试仪。其混合前后的转移曲线如图5所示。可以看出,PDPP4T是 典型的P-型半导体聚合物。利用旋涂方法新制作的场效应晶体管器件能达到0. 19cm2Vk1 的空穴迀移率。
[0113] 添加了甲基吡啶碘盐的聚合物TOPP4T场效应器件开态电流明显提高,关态电流 也有所提尚,添加后的开关比几乎没有变化。
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1