制备半导体层的方法技术

一种制备有机电子器件的半导体层方法，该方法包括：(i)从包含聚合物半导体、非聚合物半导体、第一芳族溶剂和第二芳族溶剂的溶液沉积所述半导体层，其中所述第二芳族溶剂的沸点比所述第一芳族溶剂的沸点高至少15℃；和(ii)加热所述沉积的层以蒸发所述溶剂，其中所述第一芳族溶剂具有式(I)：其中R1选自C1-6烷基和OC1-6烷基；和R2和R3各自独立地选自H和CC1-6烷基。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种制备有机电子器件的半导体层方法，该方法包括：(i)从包含聚合物半导体、非聚合物半导体、第一芳族溶剂和第二芳族溶剂的溶液沉积所述半导体层，其中所述第二芳族溶剂的沸点比所述第一芳族溶剂的沸点高至少15℃；和(ii)加热所述沉积的层以蒸发所述溶剂，其中所述第一芳族溶剂具有式(I)：其中R1选自C1-6烷基和OC1-6烷基；和R2和R3各自独立地选自H和CC1-6烷基。【专利说明】 专利
本专利技术涉及制备有机电子器件的半导体层的方法，并且特别涉及制备包含由该方 法制备的半导体层的薄膜晶体管的方法。本专利技术还涉及用于制备该半导体层的共混物并且 涉及包含由本专利技术的方法制备的半导体层的有机电子器件。 专利技术背景 晶体管可以通过如下工艺形成：从溶液沉积晶体管的半导体层以及在很多情形中 沉积其它层。所得的晶体管被称作薄膜晶体管。当在半导体层中使用有机半导体时，该器 件通常被描述为有机薄膜晶体管（0TFT)。 0TFT的各种配置是已知的。一种器件，绝缘栅场效应晶体管，包括源极和漏极，且 半导体层布置在它们之间处于沟道区中，布置在该半导体层上方的栅极以及布置在栅极和 沟道区中的该半导体之间的绝缘材料层。 可通过在栅极处施加电压来改变沟道的导电性。以这种方式，能够利用所施加的 栅极电压开启和关断晶体管。对于给定电压可实现的漏极电流取决于晶体管的有源区域 (即介于源极与漏极之间的沟道区）中的有机半导体中的电荷载流子的迁移率。因此，为了 以低的操作电压实现高的漏极电流，有机薄膜晶体管必须具有如下有机半导体层：其在沟 道区中具有高度迁移性的电荷载流子。 已经报导了包含小分子有机半导体的高迁移率0TFT，并且该高迁移率已 被至少部分归因于半导体的高结晶属性。已经报导了在单晶0TFT中的特别高的迁 移率，其中通过热蒸发来沉积有机半导体（参见例如Podzorovetal,Appl.Phys. Lett.，2003, 83(17)，3504-3506)。 然而遗憾的是，难以从小分子半导体的溶液加工的膜获得可重复的结果，并且认 为这是由于它们成膜性能差。与源自衬底的材料网状结构（reticulation)和与衬底附着 性相关的问题，膜粗糙度和膜厚度的变化能够限制0TFT中小分子半导体的性能。膜粗糙度 可以是顶栅有机薄膜晶体管的进一步问题，因为在半导体层的最上表面处形成累积层。 为了克服该问题，已经开发出使用由小分子半导体和聚合物（尤其是聚合物半导 体）的共混物。使用这种共混物的动机主要是为了克服小分子半导体的不良成膜性能。共 混物由于聚合物的成膜性能而显示出优异的成膜性能。能够在文献中找到小分子半导体和 聚合物半导体共混物的许多实例。 可以对小分子半导体和聚合物半导体的共混物进行溶液加工（例如通过旋涂或 喷墨印刷）以形成半导体层。通常，该加工涉及将半导体溶解在溶剂中，将该溶液旋涂或喷 墨印刷到基底上并随后干燥所得湿膜。在干燥步骤期间，溶剂蒸发从而产生包含聚合物半 导体基质的半导体层，所述基质含有小分子半导体的晶体。 通常使用芳族或取代的芳族溶剂来溶解半导体。最通常使用邻二甲苯。在选择该 溶剂的驱动因素是如下事实：其溶解小分子和聚合物半导体两者并且其快速蒸发从而形成 半导体层。 然而GB2482974公开了一种制造0TFT的方法，其中使用选自Ci_4烷氧基苯和Ci_4 烷基取代的Ci_4烷氧基苯的溶剂来代替邻二甲苯。列举的具体溶剂是邻二甲苯、四氢化萘、 3, 4-二甲基苯甲醚、苯甲醚和均三甲苯。GB2482974教导了相比于其它溶剂而言通过使用 苯甲醚所得到的迁移率更大并且作为结果改进了器件性能。由于当使用这种溶剂时接触电 阻降低，在短沟道长度下实现了改进的器件性能。 为了优化场效应迁移率，关于小分子和聚合物半导体的共混物的大部分现有技术 关注于特定半导体材料的选择以及它们在共混物中的比率。 专利技术概述 从第一方面看，本专利技术提供了一种制备有机电子器件的半导体层方法，该方法包 括： (i)从包含聚合物半导体、非聚合物半导体、第一芳族溶剂和第二芳族溶剂的溶 液沉积所述半导体层，其中所述第二芳族溶剂的沸点比所述第一芳族溶剂的沸点高至少 15°C;和 (ii)加热所述沉积的层以蒸发所述溶剂。 从进一步的方面看，本专利技术提供了一种制备有机薄膜晶体管的方法，该薄膜晶体 管包括：基底，源极和漏极，所述源极和漏极具有位于它们之间的沟道区，跨沟道区延伸并 且与所述源极和漏极电接触的半导体层，栅极以及介于所述栅极和所述半导体层之间的绝 缘层，其中通过本文所述的方法沉积所述半导体层。 从更进一步的方面看，本专利技术提供了一种可通过上文描述的方法获得的有机电子 器件，如薄膜晶体管。 从再进一步的方面看，本专利技术提供了一种有机电子器件，例如顶栅薄膜晶体管，其 包括： i)基底； ii)源极和漏极，该源极和漏极沉积在所述基底上并且具有位于它们之间的沟道 区，其中所述电极每一个的至少一个表面的至少一部分涂覆有表面改性化合物； iii)半导体层，其包含沉积在所述源极和漏极的至少一部分上方以及在所述沟道 区中的聚合物半导体和非聚合物半导体； iv)沉积在所述半导体层上方的绝缘层；和 V)沉积在所述绝缘层上的栅极， 其中，所述非聚合物半导体以平行于被表面改性化合物涂覆的电极的表面的方向 均匀地分布在所述半导体层中。 从再一个方面来看，本专利技术提供了一种有机电子器件，如底栅薄膜晶体管，该器件 包括： i)基底； ii)沉积在所述基底上的栅极；iii)沉积在所述栅极上方的绝缘层；iv)源极和漏极，该源极和漏极沉积在所述绝缘层上并且具有位于它们之间的沟 道区，其中所述电极每一个的至少一个表面的至少一部分涂覆有表面改性化合物；V)半导体层，其包含沉积在所述源极和漏极的至少一部分上方以及在所述沟道区 中的聚合物半导体和非聚合物半导体； 其中所述非聚合物半导体以平行于被表面改性化合物涂覆的电极的表面的方向 均匀地分布在所述半导体层中。 从更加进一步的方面来看，本专利技术提供了一种用于制备有机电子器件的半导体层 的共混物，其包含：Q)聚合物半导体； (ii)非聚合物半导体； (iii)第一芳族溶剂；和 (iv)第二芳族溶剂， 其中所述第二芳族溶剂的沸点比所述第一芳族溶剂的沸点高至少15°C。 定义 本文所使用的术语"半导体"是指能够取决于向其所施加的电压而充当电导体或 绝缘体的化合物。术语"半导体层"是指半导电的材料的连续膜。在本专利技术中形成的半导 体层包含聚合物半导体和非聚合半导体的混合物或共混物。优选地，聚合物半导体形成基 质，非聚合物半导体分布在所述基质中。 本文所使用的术语"聚合物半导体"是指包含半导体重复单元的聚合物化合物。聚 合物通常具有大于1的多分散性。 本文所使用的术语"非聚合物半导体"是指为半导体的小分子化合物。该术语包 括多分散性为1的树枝状和低聚化合物（如二聚物、三聚物、四聚物和五聚物）。优选的非 聚合物半导体是结晶的。 本文所使用的术语"横向（lateral)分布"是指在平行于电极的表面的方向上、在 源极和漏极之间的沟道的基本上整个长度上以及在源极和漏极上方延伸的非聚合物半导 体晶体的分布。 本文所使用的术语"芳族溶剂"是指包含一种或多种含有平面环的化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备有机电子器件的半导体层的方法，该方法包括：(i)从包含聚合物半导体、非聚合物半导体、第一芳族溶剂和第二芳族溶剂的溶液沉积所述半导体层，其中所述第二芳族溶剂的沸点比所述第一芳族溶剂的沸点高至少15℃；和(ii)加热所述沉积的层以蒸发所述溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·纽萨姆，
申请(专利权)人：剑桥显示技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB