得到高性能高亮度的有机发光场效应晶体管，同时，由于源漏电极的材料不 同，在源漏电极处的发射光受电极的影响，呈现不同的色彩，从而实现同一器件的多色彩发 射。
[0025] 本发明不对称电极采用普通的真空蒸镀的方法制备得到，能够有效地简化工艺。
[0026] 同时，本器件使用PN异质结结构，在空气中性能稳定的空穴传输层置于PN结上 层，隔绝了对空气敏感的电子传输层与空气的接触，从而克服了有机场效应晶体管不稳定， 只能在真空或氮气中测试的缺点，在实际测试中，本发明器件可在空气中稳定，持续地发 光。
【附图说明】
[0027] 图1 :本发明机发光场效应晶体管结构示意图。
[0028] 图2:实施例1发光场效应晶体管结构示意图。
【具体实施方式】 [0029] 实施例1
[0030]以半导体材料选用P13 (N,N'-ditridecylperylene-3, 4, 9,l〇-tetracarboxyl icdiimide)作为电子传输层，pentecane(并五苯）作为空穴传输层，电极使用Cu作为空穴 注入电极，Ag作为电子注入电极为例，其器件结构如图2所示。制备时首先清洗含有一定厚 度的二氧化硅的硅片基片，清洗干净之后选取合适的温度烘干，随后对基片进行紫外处理， 然后在基片上分别依次蒸镀电子传输层P13和空穴传输层pentecane，在蒸镀时，注意控制 蒸镀速率使其保持稳定，随后在pentecane层上覆盖不对称电极掩膜板，蒸镀高功函数金 属，更换掩膜板，蒸镀低功函数金属。由于基片大小严格控制在1. 5cmX1. 5cm，与掩膜板尺 寸相同，蒸镀时掩膜板紧贴基片表面，位置不会窜动，所以可以保证蒸镀出的沟道尺寸不会 改变。
[0031 ] 本实施例有机发光场效应晶体管具体制备方法如下
[0032] (1)基片处理，基片可选用表面覆盖有3102的Si片。基片处理过程包括基片的清 洗，紫外处理，绝缘层的制备与修饰。绝缘层的修饰包括用0TS(十八烷基三氯硅烷）浸泡 硅片，使用有机溶液在硅表面进行旋涂，紫外-臭氧处理等，绝缘层制备包括旋涂制备有机 绝缘层等。该过程包括：清洗表面覆盖300nm厚的二氧化硅的重掺杂硅片基片。清洗过程 包括依次用丙酮、乙醇、去离子水超声lOmin，清洗干净之后，用氮气将基片表面水分吹干， 随后，放入温度为120°C的烘箱中烘干，将基片用紫外线照射15min，使用0TS溶液对基片进 行浸泡处理24h;
[0033] (2)蒸镀电子传输层：蒸镀过程中保持蒸镀速率稳定，并注意控制厚度，蒸镀腔内 气压保持在5X10 4pa以下。蒸镀厚度控制为15-30nm，蒸镀速率控制在0.3A/S左右。典型 的可用于有机发光场效应晶体管的n-材料如P13,可与DH4T，DH6T，pentecane等空穴材料 搭配组成PN结；
[0034] (3)蒸镀空穴传输层pentecane，蒸镀过程中同样保持蒸镀速率稳定并注意控制 厚度，蒸镀腔内气压保持在5X10 4pa，蒸镀厚度控制为20-30nm，蒸镀速率控制在0.6A/S左 右；
[0035] (4)在空穴传输层上覆盖不对称电极掩膜板，蒸镀高功函数金属铜，保持蒸镀速率 稳定，蒸镀厚度为15_40nm，蒸镀腔内气压保持在5X10 4pa以下；
[0036] (5)更换不对称电极掩膜板，蒸镀低功函数金属银，保持蒸镀速率稳定，速率 0. 05nm/s左右，蒸镀厚度为15-40nm，蒸镀腔内气压保持在5X10 4pa以下。
[0037] 在器件制备完成后，在空气环境中对其电学性能和光学性能进行测试。采用安捷 伦B1500测试分析仪器对其进行测试，可以观察到良好的电学性能，并在栅压为负值时可 观察到明显发光现象。在栅压不变时从0V以10V为步阶增大源漏电压的值，源漏电压值增 至-150V后以10V为步阶增加栅压值，再从0V以10V为步阶增大源漏电压的值，如此循环， 在电压增大的过程中，可明显看到发光亮度随电压增大而增强。在栅压加至-80V左右，源 漏电流加至-120V左右时，可看到强烈的大面积发光现象，并且源漏电极处可看到不同颜 色的发光现象，发光较为稳定，在发光时间最长的一次测试中曾连续不间断发光达半个小 时。
[0038] 实施例2
[0039] 本实施例有机发光场效应晶体管具体制备方法如下
[0040] (1)基片处理，基片可选用柔性衬底。基片处理过程包括基片的清洗，旋涂的方法 制备有机绝缘层。清洗过程包括依次用丙酮、乙醇、去离子水超声lOmin，清洗干净之后，用 氮气将基片表面水分吹干，随后，放入温度为120°C的烘箱中烘干。使用PMMA作为有机绝缘 层，可使用浓度为50mg/ml的PMMA，旋涂速度4000r/s，旋涂时间60s。随后在100°C的烘箱 中烘干。有机绝缘层也可以用交联PVP进行旋涂。
[0041] ⑵蒸镀电子传输层：蒸镀过程中保持蒸镀速率稳定，并注意控制厚度，蒸镀腔内 气压保持在5X10 4pa以下。蒸镀厚度控制为15-30nm，蒸镀速率控制在0.3A/S左右。典型 的可用于有机发光场效应晶体管的n-材料如P13,可与DH4T，DH6T，pentecane等空穴材料 搭配组成PN结；
[0042] (3)蒸镀空穴传输层pentecane，蒸镀过程中同样保持蒸镀速率稳定并注意控制 厚度，蒸镀腔内气压保持在5X10 4pa，蒸镀厚度控制为20-30nm，蒸镀速率控制在0.6A/S左 右；
[0043] (4)在空穴传输层上覆盖不对称电极掩膜板，蒸镀高功函数金属金，保持蒸镀速率 稳定，蒸镀厚度为15_40nm，蒸镀腔内气压保持在5X10 4pa以下；
[0044] (5)更换不对称电极掩膜板，蒸镀低功函数金属银，保持蒸镀速率稳定在0. 05nm/ s左右，蒸镀厚度为15-40nm，蒸镀腔内气压保持在5X10 4pa以下。蒸镀低功函数金属还是 为如锂、妈、镁。
【主权项】
1. 一种高亮度多色彩的有机发光场效应晶体管，其特征在于，所述晶体管的结构由上 而下依次是：分别使用高功函数金属和低功函数金属的不对称源漏电极、有机半导体层、 绝缘层、娃衬底，所述有机半导体层包括空穴传输层、电子传输层；所述电子传输层材料为 N-材料，空穴传输层材料为P-材料，空穴传输层与电子传输层搭配组成PN结。2. 根据权利要求1所述的有机发光场效应晶体管，其特征在于，所述高功函数金属电 极为银、裡、巧或儀电极，所述低功函数金属电极为铜或金电极。3. 根据权利要求1所述的有机发光场效应晶体管，其特征在于，所述空穴传输层材料 选自并五苯、DH4T、D册T中任一。4. 根据权利要求1所述的有机发光场效应晶体管，其特征在于，所述电子传输层材料 为P13。5. 权利要求1-4任一项所述的高亮度多色彩的有机发光场效应晶体管的制备方法，其 特征在于，制备方法包括如下步骤：51. 基片的处理，包括基片的清洗，绝缘层的制备与修饰；52. 有机半导体层的蒸锻，其中，N型电子传输材料首先蒸锻，其后蒸锻P型空穴传输材 料；53. 蒸锻电极，首先使用不对称掩膜板蒸锻一边的电极，随后，更换掩膜板，使用另一种 金属蒸锻另一边电极。6. 根据权利要求5所述的高亮度多色彩的有机发光场效应晶体管的制备方法，其特征 在于：步骤S1.中具体操作为：依次用丙酬、乙醇、去离子水超声8-12min清洗，清洗干净之 后，用氮气将基片表面水分吹干；随后，放入溫度为100-130°C的烘箱中烘干；最后旋涂有 机绝缘层，随后在80-100°C的烘箱中烘干。7. 根据权利要求5所述的高亮度多色彩的有机发光场效应晶体管的制备方法，其特征 在于：步骤S2.中电子传输材料蒸锻厚度控制为15-30nm，蒸锻速率控制在0.2-0.4A/S;空穴 传输材料蒸锻厚度控制为20-30nm，蒸锻速率控制在0.5-0.7A/S。8. 根据权利要求5所述的高亮度多色彩的有机发光场效应晶体管的制备方法，其特征 在于：步骤S3.的具体操作如下：P型空穴传输材料层上覆盖不对称电极掩膜板，蒸锻高功 函数金属，保持蒸锻速率稳定，蒸锻腔内气压保持负压；更换不对称电极掩膜板，蒸锻低功 函数金属，保持稳定的蒸锻速率，蒸锻腔内气压保持负压。9. 根据权利要求8所述的高亮度多色彩的有机发光场效应晶体管的制备方法，其特征 在于：步骤S3.中电极的蒸锻厚度为15-40nm。
【专利摘要】本发明公开了一种高亮度多色彩的有机发光场效应晶体管及其制备方法，基于一种平面结构的底栅顶接触的有机场效应发光晶体管，源-漏电极使用不对称结构，整个器件从上到下依次是：分别使用高功函数金属和低功函数金属的不对称源漏电极、空穴传输层、电子传输层、表面有一定厚度的二氧化硅的硅衬底，这一结构的源漏电极不仅可以同时有效地保障电子和空穴的注入，同时在源漏电极处可看到不同颜色的发光，实现有机场效应发光晶体管的多色彩发光，并可以改变作为源漏电极的金属种类以实现发光颜色的改变。本发明的优点是，该有机场效应晶体管具有高亮度，多色彩，并可在空气中进行测试的良好性能。
【IPC分类】H01L51/56, H01L51/52
【公开号】CN105006527
【申请号】CN201510334797
【发明人】仪明东, 黄维, 张宁, 李雯, 解令海, 王益政
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月16日