专利名称：垂直有机场效应晶体管的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种包括有机场效应晶体管(OFET)的半导体器件。更具体地，本发明涉及一种利用垂直器件结构来形成垂直有机场效应晶体管(VOT)的有机半导体器件。
背景技术：
这里所涉及的公开和其他参考材料描述了本发明的背景，并且提供了关于其实施的附加细节，包括在此作为参考。为了方便，将参考材料通过数字来引用并组合在所附的文献目录中。
自从其发现[1，2]以来，有机场效应晶体管(OFET)已经吸引了相当大的关注，这是因为其灵活性、低成本以及适合于在大表面区域上制造。已经对其进行了广泛的研究[3，4]。然而，与其无机对应物相比，OFET的性能仍然较差。关于OFET的低得多的电流输出(在μA的数量级上)和高得多的工作电压(达到了100V)等降低的性能是由于与无机FET中的材料的载流子迁移率[4，5]相比，有机材料的载流子迁移率低得多。已经采用了多种方法来改善这些器件的性能。
为了解决低载流子迁移率的问题，降低沟道长度和增加OFET的栅极绝缘体的介电常数是由数个研究组所尝试的方法。Dimitrakopoulos等人报告了使用高介电常数金属氧化物作为栅极绝缘体的低工作电压OFET，但是源极-漏极电流仍然较低[6]。用于降低OFET的沟道长度的方法是将垂直结构应用于器件制造。数个组采用并报告了该方法[7，8]。在垂直结构晶体管中，栅极电极位于源极和漏极电极之间且与源极和漏极电极垂直。这些垂直晶体管的源极-漏极电流的横截面积由沟道宽度(处于微米范围内)乘以沟道厚度(为数个单层)来确定[9，10]。该横截面积与非垂直OFET的横截面积相同[4]。关键点在于在OFET中的沟道的小横截面限制了其电流输出。
对于诸如有源矩阵平板显示器[11]等许多应用，高度需要高电流输出和低工作电压OFET。
发明内容
根据本发明，提出了一种新型有机场效应晶体管，在一个特定实施例中，利用了新的操作原理和如图1a所示的器件结构。该器件具有极其短的“沟道”和极大的“沟道”横截面积。而且，所述垂直结构包括有源单元，由夹在所述源极和漏极电极之间的有机层构成。所述有源单元位于超级电容器[12]的顶部，超级电容器由夹在栅极和源极电极之间的电介质层或电解质层构成，所述栅极位于源极电极的下方。在当前的OFET中，所述栅极位于源极和漏极电极之间。
该超级电容器的效果是源极电极和有源有机层的界面处感应出电荷。在该界面处感应电荷不仅是高电容的结果，而且是非常薄的(纳米范围-小于200nm)源极电极的结果。该薄电极提供了近场效应，对有源有机层中的电荷进行修改。作为栅极放置、薄源极电极和超级电容器的结果，该器件显示了特别的性能。该器件的工作电压小于5伏，而输出电流高达10mA(4A/cm2)。该输出电流高到足以驱动其他有机器件，例如有机发光二极管。另一优点在于开启/断开比接近105。
结合附图，通过参考以下详细描述，本发明的上述和许多其他特征和附加优点将得到更好的理解。
图1(a)是根据本发明的垂直有机场效应晶体管(VOT)的半导体器件结构的一个实施例。层1-6如下标识1衬底，2栅极电极层，3电介质层，4源极电极层，5半导体层，6漏极电极层。
图1(b)示出了其中半导体器件结构与图1(a)所示的结构相反的本发明的另一实施例。层1-6如下标识1衬底，2漏极电极层，3半导体层，4源极电极层，5电介质层，6栅极电极层。
图1(c)示出了根据本发明的垂直晶体管的半导体器件结构，其中所述器件包括用于电荷注入修改的缓冲层，层1-8如下标识1衬底，2栅极电极层，3电介质层，4源极电极层，5缓冲层，6半导体层，7缓冲层，8漏极电极层。
图2(a-1)到2(a-3)是器件操作机制的示意图。图2(a-1)示出了或者不存在栅极电位或者将小于临界电压的栅极电位施加到栅极上时的断开状态。在这种情况下，电流受到有源单元中电荷注入和输送的控制应该非常小。可以将缓冲层添加在两个界面处，如图1(c)所示，以在无偏置条件下实现非常低的电流注入。图2(a-2)示出了空穴输送有机材料的开启状态。利用正栅极电位，有机层中的感应空穴负责开启状态电流，其可以由栅极电压来控制。图2(a-3)示出了电子输送有机材料的开启状态。利用负栅极电位，有机层中的感应电子负责开启状态电流，其可以由栅极电压来控制。
图2(b)示出了当来自源电极的电荷注入发挥了重要的作用时器件操作的示意能带图。图2(b1)是没有栅极偏置的能带图，而图2(b2)是具有栅极偏置的能带图。
图3示出了在VOT制造期间用于半导体或有机层的一些典型有机材料的化学结构。
图4(a)是示出了用作有源有机层的45nm厚的C60层在各个栅极电位下的典型漏极-源极I-V特性的曲线图。该结果绘制在半对数刻度上。
图4(b)是示出了用作有源有机层的70nm厚的C60层在各个栅极电位下的典型漏极-源极I-V特性的曲线图。该结果绘制在线性刻度上。
图5是示出了根据本发明的典型VOT在各个栅极电位下的漏极-源极I-V特性的曲线图，其中C60用作有机层。在4V栅极偏置和5V漏极电压处的开启/断开比接近105。
图6(a)是超级电容器单元和有源单元的简单串联以模仿源极电极层太厚的情况的示意图。层1-7如下标识1衬底，2栅极电极层，3电介质层，4源极电极层，5半导体层，6漏极电极层，7金属配线。
图6(b)是示出了图6(a)所示的简单串联在各种栅极电位下的漏极-源极I-V特性的曲线图。并未看到由栅极电位所进行的电流修改。
图7是在范围从0到6V的栅极电压下漏极电压(Vd)相关源极-漏极电流(Isd)与数据的曲线图。当将空穴输送材料并五苯用于有机层时，仅正栅极偏置提高了源极-漏极电流。
图8(a)和8(b)是根据本发明的典型VOT在各种栅极电位下的漏极-源极I-V特性的曲线图，其中将电子输送材料AlQ3用作有机(半导体)层。所述漏极-源极电流仅在负栅极电位下增加。
图9是分别示出了在0、1和2伏DC偏置下设备电容的频率相关性的曲线图。插件示出了电容器的结构，表示底部电容器单元的超级电容器特性。
图10是有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器的示意图。AMOLED面板与驱动电路一起示出。在两个可能的实施例中示出了单个像素(a)OLED和像素晶体管并排位于像素中；以及(b)在顶视图和端视图中OLED位于像素晶体管的顶部。
具体实施例方式
根据本发明，将器件结构用于场效应晶体管。该器件典型地利用垂直叠层的膜构成。可以将栅极电极放置在叠层的底部，接着为电介质或电解质，接着为源极电极，再接着为有源半导体层，之后为漏极电极。有源半导体层、电极和电介质或电解质膜可以由有机材料、无机材料或有机/无机材料的混合物构成。栅极可以位于源极和漏极之上或之下。而且，可以存在位于源极和漏极之间的附加缓冲膜，以修改该器件中的空穴和电子的注入和输送特性。对膜厚和材料的适当修改会产生在超级电容器顶部具有有源单元的垂直叠层，形成了新型场效应晶体管。
这里所演示的垂直有机晶体管(VOT)是由“电容器”(夹在栅极和源极电极之间的电介质层)和有源单元(夹在源极和漏极电极之间的有机层)构成的场效应晶体管，所述“电容器”和有源单元垂直互连，如图1(a)所示。底部电极充当栅极电极，中间电极充当源极电极，而顶部电极充当漏极电极。然而，可以对VOT的结构进行反转，从而使栅极电极和绝缘层位于源极-漏极的顶部，在该可选实施例中，源极-漏极变为器件的下半部。见图1(b)。
如果构成源极电极的膜非常厚，则该器件是电容器和有源单元的简单串联，并且将不工作。当源极电极层的厚度位于临界值(取决于源极电极层的屏蔽效应、所使用的材料和膜的粗糙度)之下时，该器件不再为电容器和有源单元的简单串联。漏极-源极电流的场效应修改变为可能。栅极电位将修改有源单元的电荷注入和输送特性，并且控制通过漏极和源极电极的电流。
在另一实施例中，可以通过修改位于电极和有机层之间的界面处的层来制造该器件，如图1(c)所示。这些附加膜控制该器件中的空穴和电子的注入和输送特性。
用于源极、漏极和栅极电极的材料可以各种各样的金属，例如铜、金、铝、银、铂或多金属膜，例如铜/铝。电极也可以由导电聚合物制成，例如3、4-聚乙烯二羟-噻吩聚苯乙烯-磺酸盐(PEDOT-PSS)，以及由导电有机(金属)氧化物制成，例如氧化铟锡(ITO)。此外，导电纳米颗粒(nanoparticle)或嵌入在有机或导电矩阵中的纳米颗粒也可以用于源极电极。
用于电介质层的材料可以是从无机到有机的各种电介质或电解质材料，例如氟化锂和含水氟化锂。特别地，可以使用具有高K值的那些材料，例如钙钛矿，诸如BaTiO3和不含水固体电解质聚合化合物。
用于有机或半导体层的材料可以是传统的有机场效应晶体管材料、有机发光二极管材料和其他有机半导体材料。典型材料包括并五苯、球壳状碳分子衍生物(Cx)(其中x＝60、70、80、82、84等)、铝(III)8-羟基喹啉(Alq3)、红荧烯、N，N-二苯基-N，N-bis(3-甲基苯基)-1，1-二苯基-4，4二胺(TPD)、聚合(亚苯基次亚乙烯基)(PPV)衍生物、聚合(N-乙烯基咔唑)(PVK)、聚合荧烷(PF)衍生物、聚合(3，4-乙烯基二氧噻吩)/聚合(4-苯乙烯磺酸盐)(PEDOT-PSS)、金属酞菁(PC)络合物(例如CuPc、ZnPc)、4，4’，4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-TDATA)、聚合(3-己基噻吩)(P3HT)、噻吩低聚物。可溶球壳状碳分子，例如[6，6]-苯基C-61-酪酸甲基酯(PCBM)和可溶并五苯。而且，有机(半导体)层可以部分地或整个地由传统半导体材料替代，例如硅、砷化镓、磷化镓和氮化镓。
用于缓冲层的材料可以是空穴或电子输送材料(用于OLED)或者电介质材料，例如LiF和金属氧化物，对电荷注入和输送特性进行修改。还可以使用纳米颗粒来达到相同的效果。在源极电极上的缓冲层的目的是增加零栅极电位处的电荷注入势垒，而在漏极电极侧的缓冲层用于防止电荷从漏极电极注入，以便限制泄漏电流并提供高的开启/断开比。
在其上形成半导体的衬底可以是通常在电子器件中使用的任意已知的电绝缘衬底。该衬底可以是柔性的或刚性的，并且可以由有机或无机材料制成。玻璃是典型衬底。当将半导体与OLED组合时，需要例如ITO等透明阳极和例如玻璃等透明衬底。当将半导体器件用于射频识别(RFID)标签电路中时，柔性衬底是优选的。
根据本发明的半导体器件可以通过以下方法和技术来制造简单真空热蒸发方法、溅射、分子束外延、旋涂或连续涂覆技术(例如凹版印刷、苯胺凸版印刷、平版印刷术、喷墨、丝网印刷、热印刷和其他印刷技术)和技术组合(印刷等)。在该说明书中所示的数据用于通过真空热蒸发方法制造的器件。优选的处理包括在不破坏真空的前提下，沉积所有膜，用于器件制造。
这里，为了方便器件操作和描述，将源电极的电位接线到地。所施加的栅极电压导致了在两个电极处的电荷存储。当源极电极层足够薄或者由具有大Debye屏蔽长度的纳米颗粒或导电聚合物构成时，所存储的电荷将不能被完全屏蔽，并且将影响有机层。首先，在源极电极中的存储电荷在有机半导体层内感应出电荷载流子。对于空穴输送有机材料，需要正栅极电压来在源极电极内感应出负电荷而在有机层内感应出空穴，如图2(a-2)所示的情况。感应的空穴将有助于漏极-源极电流。对于电子输送有机材料，应该将负电位施加到栅极电极，以在源极电极内存储正电荷。这些电荷将在有机层内感应出电子，如图2(a-3)所示的情况。所感应的电子将有助于漏极-源极电流。其次，在源极电极层中的存储电荷还修改了源极/有机界面处的电荷注入，引起了对漏极-源极电流的场效应修改。因此，漏极-源极电流在VOT中受到栅极电位的控制。
当从源极电极到半导体层中的电荷注入在决定源极-漏极电流的幅度时发挥了重要的作用时，该器件的机制可以按照以下方式来操作。为了理解该机制，设想器件的结构如下。将n型有机半导体用于有源单元。源极电极用作电容器单元和有源单元的公共阴极。结果，针对有源单元的电流注入受到来自源极电极的电子注入的控制。而且，选择在零栅极偏置条件下、在有机半导体和源极电极之间具有不匹配能级的材料，以便实现低泄漏电流。这里描述了一种可能的器件机制。在施加栅极偏置之前(图2(b1))，大注入势垒高度(Δ0)(由于调整后的接触形成)防止了电子从源极电极有效注入到半导体层。当对栅极进行正偏置时(图2(b2))，对电容器单元进行充电。然后，负电荷累积在源极电极层内，具有按幂降低的分布图在电介质/源极界面处具有最大值，并且向源极/有机界面降低。由于电容器单元的超高电容、非常薄和粗糙的源极层、以及源极电极局部氧化的可能性，在本发明的器件的源极电极的顶部表面上存在一定量的负电荷。由于粗糙界面和表面处的净电荷，由充电的电容器单元所产生的电场不会在源极/有机界面处完全消失，其还在源极/有机界面附近、在有机层中感应出正电荷。结果，从源极到有机层的电子注入势垒高度降低一定量(δ)。因此，对于来自源极电极的电子注入的有效能量势垒高度(Δeff)会降低(Δeff＝Δ0-δ)，允许从源极到半导体层的有效电子注入，当施加漏极偏置时，会引起源极-漏极电流(Isd)的增加。在恒定的漏极-源极偏置(Vds)和温度(T)下，栅极电位(Vg)控制了源极-漏极电流。
实施示例如下利用各种有机材料作为半导体层来准备根据本发明的大量半导体器件，以提供具有低工作电压、高输出电流和高开启/断开比的器件。
制造垂直有机场效应晶体管，其中将铜(Cu)用于栅极和源极电极，并且将铝(Al)用于源极和漏极电极。C60、并五苯和铝tris(8-羟基喹啉)(AlQ3)用于有机层，而将氟化锂(LiF)用于电介质层。所制造的器件的面积为0.25mm2。有机(半导体)层材料的分子结构如图3所示。
从最初结果来看，C60是在VOT中用于半导体层的最佳材料。器件的该实施例表现出低工作电压(小于5V)、高电流输出(10mA或4A/cm2)、以及高开启/断开比(大约105)。图4示出了在各种栅极电位处的典型漏极-源极电流。
如图5所示，对于以上段落中所指出的器件，所获得的最高开启/断开比为大约105。通过对材料进行微调、通过对材料进行提纯、以及对制造工艺进行调整，将获得更高的开启/断开比。
当使用配线来将本发明器件的“电容器单元”与有源单元相连时(参见图6(a))，简单串联的器件并未表现出场修改的漏极-源极电流，如图6(b)所示。该试验支持了所观察到的图4和5所示的特性是真正的纳米刻度现象的思想。
当将并五苯用于有机(半导体)层时，电流输出较小(参见图7)。在各个栅极电压处的漏极电压(Vd)相关的源极-漏极电流(Ids)特性如图7所示。当栅极电压小于3V时，在漏极偏置从0扫描到4V时，漏极-源极电流非常低。当栅极电压超过2V(3、4、5、6V)时，源极-漏极电流开始增加，并且观察到电流饱和，如图7所示。电流大约为300nA。通过微调材料和制造技术，有望获得基于并五苯的高电流输出VOT。
发明人还将电子输送有机材料AlQ3在器件制造期间用于有机层。仅负栅极电位能够增加漏极-源极电流，如图8所示。对于该情况未能观察到电流饱和。比图8所示更高的漏极电压会引起器件击穿。
内置电位(Vb)看来存在于该系统中，如图8(b)所示。内置电位表明针对电流注入的临界漏极偏置。可以看到当将正电位施加到栅极电极上时，内置电位向更高电压偏移。当将负电位施加到器件时，内置电位向更低电压偏移，并且增加了漏极-源极电流。这是该器件受到电荷注入控制的另一证明。此外，在AlQ3层内的感应电子有助于增加电流。
以下示例提供了对形成根据本发明所使用的超级电容器(25μF/cm2@20Hz)的说明。电容器可以存储电荷。电容越高，则将存储越多电荷。形成本发明的高性能垂直有机晶体管的关键点在于将超高电容器内置到本发明的器件中。该器件结构与常规电容器相同，如图9的插件所示。本发明人将真空热蒸发方法用于电容器制造，而不破坏室内真空。在金属电极和电介质层之间的干净界面将导致巨型电容器的形成[12]。该器件的电容在各种偏置条件下的典型频率相关性如图9所示。可以看到，在20Hz频率处，将2伏DV偏置施加到器件上，该器件的电容大约为250nF，相应电容面积密度为大约25μF/cm2。该超级电容器的使用还可以应用于传统晶体管，引起了器件性能的极大提高。
根据本发明的VOT的一些不同优点在于其低工作电压、高电流输出(足以驱动OLED)、以及易于制造，特别是将其与其他有机电子器件合并在一起，例如有机发光二极管。
显示行业正在追逐使更薄、更低功率和更高性能的显示器商业化的技术，部分地通过应用OLED作为发光元件。制造者在该领域内的最初出售物是无源矩阵OLED显示模块。这些显示器具有各种各样的缺陷。随着制造者推出更大的显示器尺寸，与替代物相比，这些显示器典型地具有低分辨率、低速度且趋向于消耗更多的能量。
如上所述，对无源矩阵OLED显示器的解决方案是使用有源矩阵OLED显示技术。根据本发明的VOT唯一适合于这样的应用，这是因为其具有低工作电压、高电流输出且易于与OLED制造工艺集成。有源矩阵OLED显示器的特定实施例如图10所示。其部分地包括由OLED像素构成的发射面板和由像素中充当OLED的驱动晶体管的VOT构成的背板。每一个像素具有至少一个VOT，并且根据所使用的驱动方法，每一个像素可以具有多达六个或更多个VOT，以便实现所需的图像质量。各种像素配置均是可能的，图10示出了其中两种。一个实施例具有利用像素驱动晶体管的并排布置的OLED，而另一个实施例示出了OLED处于像素晶体管的顶部，以便使孔径比最大化。
VOT的器件结构和材料所提供的附加优点在于能够利用p型或n型材料来制造图1(a-c)中所指定的半导体层。将VOT制造为p型或n型晶体管或互补晶体管的能力在例如RFID标签电路等应用中的逻辑电路制造时具有重要的应用。已经理解互补晶体管(由传统硅CMOS技术制造)在逻辑电路中具有显著的优点，例如低功率耗散、短传播延迟、可控上升和下降时间和抗噪性。这些优点还将适用于有机电子电路。
由具有根据本发明的器件结构和材料的半导体器件所提供的优点包括低工作电压和高电流输出(至少足以驱动OLED)。该半导体器件可以用于大范围的电子设备，包括但不局限于个人计算机、蜂窝电话、电视、通用大区域照明、标牌、广告牌、通信和任意数量的信息设备。
已经描述了本发明的典型实施例，本领域的技术人员应该注意，所述公开仅是示例性的，在本发明的范围内，可以进行各种其他替换、适配和修改。因此，本发明不应由上述优选实施例来限定，而是仅由所附权利要求来限定。
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权利要求
1.一种半导体器件，包括漏极电极，包括外部表面和内部表面；栅极电极，包括外部表面和内部表面；源极电极，包括定义了所述源极电极的厚度的第一表面和第二表面；半导体层，位于所述漏极电极和所述源极电极之间，其中所述半导体层与所述漏极电极的所述内部表面以及所述源极电极的所述第一表面电接触；以及电介质层，位于所述栅极电极和所述源极电极之间，其中所述电介质层与所述栅极电极的所述内部表面以及所述源极电极的所述第二表面电接触，并且所述源极电极的厚度小到足以通过控制施加到所述栅极电极的电位，提供对所述源极和漏极电极之间的电流的控制。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于所述源极电极的厚度小于200纳米。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于还包括衬底层，位于与所述栅极电极的所述外部表面相邻的位置处，其中所述衬底层包括电绝缘材料。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于还包括衬底层，位于与所述漏极电极的所述外部表面相邻的位置处，其中所述衬底层包括电绝缘材料。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于还包括有机或无机缓冲膜，位于所述源极电极和所述半导体层之间，和/或包括有机或无机缓冲膜，位于所述半导体层和所述漏极电极之间，其中所述缓冲膜提供了对所述半导体器件的电荷注入和/或电荷输送的控制。
6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于所述栅极电极、漏极电极和源极电极由从以下材料构成的组中所选的电极材料制成金属、导电金属氧化物、导电聚合物、导电碳、导电纳米颗粒以及嵌入在有机或导电矩阵中的纳米颗粒。
7.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于所述电介质层包括从以下材料构成的组中所选的一个或多个电介质材料离子化合物、高k电介质材料、电解质材料、钙钛矿结构材料和聚合物高k材料。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于所述半导体层包括从以下材料构成的组中所选的材料有机场效应晶体管材料、有机发光二极管材料、有机半导体材料和无机半导体材料。
9.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于所述漏极电极实质上由铝构成，所述栅极电极实质上由铜构成，所述源极电极的所述第一表面实质上由铝构成，而所述源极电极的所述第二表面实质上由铜构成。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，其特征在于所述半导体层实质上由从以下材料构成的组中所选的材料构成并五苯、C60和铝(III)8-羟基喹啉。
11.根据权利要求10所述的半导体器件，其特征在于所述电介质层实质上由氟化锂构成。
12.一种控制电器件中的电流的流动的方法，包括以下步骤
1)提供一种半导体器件，所述半导体器件包括漏极电极，包括外部表面和内部表面；栅极电极，包括外部表面和内部表面；源极电极，包括定义了所述源极电极的厚度的第一表面和第二表面；半导体层，位于所述漏极电极和所述源极电极之间，其中所述半导体层与所述漏极电极的所述内部表面以及所述源极电极的所述第一表面电接触；电介质层，位于所述栅极电极和所述源极电极之间，其中所述电介质层与所述栅极电极的所述内部表面以及所述源极电极的所述第二表面电接触，并且所述源极电极的厚度小到足以通过控制施加到所述栅极电极的电位，提供对所述源极和漏极电极之间的电流的控制；以及2)控制施加到所述栅极电极上的所述电位来控制所述源极和漏极电极之间的电流的流动。
13.一种制造半导体器件的方法，包括以下步骤提供漏极电极，包括外部表面和内部表面；提供栅极电极，包括外部表面和内部表面；提供源极电极，包括定义了所述源极电极的厚度的第一表面和第二表面；提供半导体层，位于所述漏极电极和所述源极电极之间，其中所述半导体层与所述漏极电极的所述内部表面以及所述源极电极的所述第一表面电接触；以及提供电介质层，位于所述栅极电极和所述源极电极之间，其中所述电介质层与所述栅极电极的所述内部表面以及所述源极电极的所述第二表面电接触，并且所述源极电极的厚度小到足以通过控制施加到所述栅极电极的电位，提供对所述源极和漏极电极之间的电流的控制。
14.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其特征在于所述源极电极的厚度小于200纳米。
15.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其特征在于还包括步骤提供衬底层，所述衬底层位于与所述栅极电极的所述外部表面相邻的位置处，其中所述衬底层包括电绝缘材料。
16.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其特征在于还包括步骤提供衬底层，所述衬底层位于与所述漏极电极的所述外部表面相邻的位置处，其中所述衬底层包括电绝缘材料。
17.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其特征在于包括步骤将有机或无机缓冲膜置于所述源极电极和所述半导体层之间，和/或将有机或无机缓冲膜置于所述半导体层和所述漏极电极之间，其中所述缓冲膜提供了对所述半导体器件的电荷注入和/或电荷输送的控制。
18.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其特征在于所述栅极电极、漏极电极和源极电极由从以下材料构成的组中所选的电极材料制成金属、导电金属氧化物、导电聚合物、导电纳米颗粒、以及嵌入在有机或导电矩阵中的纳米颗粒。
19.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其特征在于所述电介质层由从以下材料构成的组中所选的一个或多个电介质材料制成离子化合物、高k电介质材料、钙钛矿结构材料和聚合物高k材料。
20.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其特征在于所述半导体层由从以下材料构成的组中所选的材料制成有机场效应晶体管材料、有机发光二极管材料、有机半导体材料和无机半导体材料。
21.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其特征在于所述漏极电极实质上由铝构成，所述栅极电极实质上由铜构成，所述源极电极的所述第一表面实质上由铝构成，而所述源极电极的所述第二表面实质上由铜构成。
22.根据权利要求21所述的制造半导体器件的方法，其特征在于所述半导体层实质上由从以下材料构成的组中所选的材料构成并五苯、C60和铝(III)8-羟基喹啉。
23.根据权利要求22所述的制造半导体器件的方法，其特征在于所述电介质层实质上由氟化锂构成。
24.一种电组件，包括根据权利要求1所述的半导体器件以及发光二极管。
25.一种电组件，包括根据权利要求4所述的半导体器件，其特征在于所述衬底是透明的，并且发光二极管位于所述漏极电极和所述衬底之间。
26.一种有源矩阵显示器，包括根据权利要求1所述的半导体器件。
27.一种包括射频识别标签电路的电组件，包括根据权利要求1所述的半导体器件。
28.一种包括共享公共源极电极的有源单元和电容器的半导体器件，所述半导体器件包括有源单元，所述有源单元包括漏极电极，包括外部表面和内部表面；公共源极电极，包括定义了所述源极电极的厚度的第一表面和第二表面；以及半导体层，位于所述漏极电极和所述源极电极之间，其中所述半导体层与所述漏极电极的所述内部表面以及所述源极电极的所述第一表面电接触；以及电容器，所述电容器包括栅极电极，包括外部表面和内部表面；所述公共源极电极；以及电介质层，位于所述栅极电极和所述公共源极电极之间，其中所述电介质层与所述栅极电极的所述内部表面以及所述公共源极电极的所述第二表面电接触。
29.根据权利要求28所述的半导体器件，其特征在于所述电容器是超级电容器。
30.根据权利要求28所述的半导体器件，其特征在于所述公共源极电极的厚度小于200纳米。
31.根据权利要求28所述的半导体器件，其特征在于还包括衬底层，位于与所述栅极电极的所述外部表面相邻的位置处，其中所述衬底层包括电绝缘材料。
32.根据权利要求28所述的半导体器件，其特征在于还包括衬底层，位于与所述漏极电极的所述外部表面相邻的位置处，其中所述衬底层包括电绝缘材料。
33.根据权利要求28所述的半导体器件，其特征在于还包括有机或无机缓冲膜，位于所述公共源极电极和所述半导体层之间，和/或包括有机或无机缓冲膜，位于所述半导体层和所述漏极电极之间，其中所述缓冲膜提供了对所述半导体器件的电荷注入和/或电荷输送的控制。
34.根据权利要求28所述的半导体器件，其特征在于所述栅极电极、漏极电极和源极电极由从以下材料构成的组中所选的电极材料制成金属、导电金属氧化物、导电聚合物、导电纳米颗粒、以及嵌入在有机或导电矩阵中的纳米颗粒。
35.根据权利要求28所述的半导体器件，其特征在于所述电介质层包括从以下材料构成的组中所选的一个或多个电介质材料离子化合物、高k电介质材料、钙钛矿结构材料和聚合物高k材料。
36.根据权利要求28所述的半导体器件，其特征在于所述半导体层包括从以下材料构成的组中所选的材料有机场效应晶体管材料、有机发光二极管材料、有机半导体材料和无机半导体材料。
37.根据权利要求28所述的半导体器件，其特征在于所述漏极电极实质上由铝构成，所述栅极电极实质上由铜构成，所述公共源极电极的所述第一表面实质上由铝构成，而所述公共源极电极的所述第二表面实质上由铜构成。
38.根据权利要求37所述的半导体器件，其特征在于所述半导体层实质上由从以下材料构成的组中所选的材料构成并五苯、C60和铝(II)8-羟基喹啉。
39.根据权利要求38所述的半导体器件，其特征在于所述电介质层实质上由氟化锂构成。
全文摘要
提出了一种垂直有机场效应晶体管，所述晶体管包括共享公共源极电极的有源单元和电容器。所述有源单元包括夹在漏极电极和公共源极电极之间的半导体层。所述电容器包括夹在栅极电极和公共源极电极之间的电介质层。所述公共源极电极允许通过控制施加到栅极电极上的电位来实现对源极和漏极电极之间的电流的控制。
文档编号H01L29/772GK1875496SQ200480030945
公开日2006年12月6日 申请日期2004年8月24日 优先权日2003年8月29日
发明者杨阳, 马丽平 申请人:加利福尼亚大学董事会