電致發(fā)光有機(jī)雙柵晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有機(jī)電致發(fā)光晶體管(1)，包括第一介電層(11)和第二介電層(12)，第一控制電極(14)和第二控制電極(13)，以及包括源電極(15)、漏電極(16)和雙極通道的組件。所述雙極通道包括第一半導(dǎo)體材料層(17)、第二半導(dǎo)體材料層(18)和發(fā)射材料層(19)，發(fā)射材料層(19)設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體材料層(17)和所述第二半導(dǎo)體材料層(18)之間。所述源電極(15)和所述漏電極(16)都與所述兩個(gè)半導(dǎo)體材料層(17，18)中的僅一個(gè)接觸。
【專利說(shuō)明】電致發(fā)光有機(jī)雙柵晶體管
[0001]本發(fā)明涉及一種電致發(fā)光有機(jī)雙柵晶體管，以及所述晶體管的驅(qū)動(dòng)方法。
[0002]從申請(qǐng)W02010/049871中可知一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其包括兩個(gè)介電層，兩個(gè)控制電極或柵電極，以及一組件，該組件由一源電極或源極、一漏電極或漏極，和與所述源極和漏極接觸的一有機(jī)半導(dǎo)體組成。該組件設(shè)置在所述兩個(gè)介電層之間，每一個(gè)介電層設(shè)置在所述組件與控制電極之間。公開了一種包括這種晶體管的光發(fā)射晶體管，其中所述有機(jī)半導(dǎo)體是雙極有機(jī)半導(dǎo)體層。所述半導(dǎo)體層的厚度必須被限定為幾個(gè)分子層的厚度，優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體層的厚度少于10nm，以允許電子和空穴的輻射復(fù)合，其中電子和空穴分別從源極和漏極被注入，并被傳送到該半導(dǎo)體層與其間設(shè)置所述半導(dǎo)體層的介電層的兩個(gè)界面。
[0003]但是，根據(jù)申請(qǐng)W02010/049871的光發(fā)射晶體管的發(fā)射特性受內(nèi)在因素的限制。
[0004]實(shí)際上，由于上面提及的已知的晶體管的半導(dǎo)體層的最大厚度的尺寸限制，在其中電荷發(fā)生輻射復(fù)合的半導(dǎo)體材料的體積小，光發(fā)射的強(qiáng)度相應(yīng)地也受到了限制。
[0005]另外，在已知的晶體管中，單個(gè)半導(dǎo)體層負(fù)責(zé)電子和空穴二者的傳送，因此在實(shí)際應(yīng)用中限制了器件的電特性。
[0006]此外，根據(jù)申請(qǐng)W02010/049871的光發(fā)射晶體管在器件的驅(qū)動(dòng)方面有受限的靈活性。
[0007]從US2009/0008628還知道一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其包括兩個(gè)介電層，兩個(gè)控制電極或柵電極，設(shè)置在兩個(gè)介電層之間的由兩個(gè)傳送層、設(shè)置在這兩個(gè)傳送層之間的一發(fā)射層、以及源極和漏極組成的組件，其中，源極和漏極或者兩者都通過(guò)觸點(diǎn)的垂直表面與導(dǎo)電層的垂直表面之間的相接而與兩個(gè)導(dǎo)電層者接觸，或者使一個(gè)電極(源極或漏極)的垂直表面與一個(gè)導(dǎo)電層的垂直表面接觸，另一個(gè)電極(漏極或源極)的垂直表面與另一個(gè)導(dǎo)電層的垂直表面接觸。
[0008]根據(jù)US2009/0008628的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的實(shí)際應(yīng)用受傳送層/源極和漏極觸點(diǎn)幾何結(jié)構(gòu)的影響，其限制了電荷注入傳送層的效率，因此限制了器件的總體電特性。另夕卜，事實(shí)是，根據(jù)US2009/0008628的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的實(shí)際實(shí)現(xiàn)不能使用標(biāo)準(zhǔn)的制造技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)滿意的質(zhì)量和工業(yè)生產(chǎn)率。在制造過(guò)程中，在導(dǎo)電層的垂直表面與觸點(diǎn)之間很可能產(chǎn)生壞的觸點(diǎn)和陰影效應(yīng)，因?yàn)閁S2009/0008628的多層結(jié)構(gòu)需要在源電極和漏電極之間在與這些電極平行的方向上順序形成的一空穴傳送層、一光發(fā)射層、一電子傳送層和一第二絕緣層。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種沒(méi)有上述缺陷的電致發(fā)光有機(jī)晶體管。所述目的利用一種電致發(fā)光有機(jī)晶體管實(shí)現(xiàn)，該晶體管的主要特征在第一個(gè)權(quán)利要求中描述，其他的特征在其余權(quán)利要求中描述。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的電致發(fā)光有機(jī)晶體管的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，相比于現(xiàn)有技術(shù)的單層晶體管，發(fā)射性能有了改善。事實(shí)上，在根據(jù)本發(fā)明的晶體管的雙極通道中提供具體專用于發(fā)光的在光的產(chǎn)生方面具有極好效率的材料。
[0011]另外，在根據(jù)本發(fā)明的電致發(fā)光有機(jī)晶體管的通道中的發(fā)射層可具有比已知的單層晶體管中的其中發(fā)生復(fù)合的半導(dǎo)體層更大的厚度，因此在根據(jù)本發(fā)明的器件中的發(fā)光強(qiáng)度比已知的單層晶體管的發(fā)光強(qiáng)度更高。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的電致發(fā)光有機(jī)晶體管相比于已知的單層晶體管，進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于事實(shí)上是使得電荷傳送最優(yōu)化。事實(shí)上，由于兩個(gè)控制電極和包括兩個(gè)半導(dǎo)體層的雙極通道的存在，每一個(gè)被優(yōu)化僅僅用于一種類型的電荷的傳送，因此，所述兩個(gè)半導(dǎo)體層中在電荷遷移率和電流密度方面的差距可以通過(guò)對(duì)兩個(gè)控制電極的電勢(shì)的合適的調(diào)整而被更有效地平衡。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的電致發(fā)光有機(jī)晶體管相對(duì)于已知的三層晶體管的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，在于電荷更有效地注入到器件的有源通道中，其導(dǎo)致整體更高的電子性能和光電性能。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的電致發(fā)光晶體管能夠以正向或反向模式驅(qū)動(dòng)。實(shí)際上，在根據(jù)本發(fā)明的器件中，電荷不僅能夠在半導(dǎo)體層和介電層之間的界面上被傳送，而且也能在半導(dǎo)體層和發(fā)射層之間的界面上被傳送，其在發(fā)射效率和強(qiáng)度上具有直接的益處。
[0015]從以下參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)而非限制性的描述中，根據(jù)本發(fā)明的電致發(fā)光有機(jī)晶體管的更多優(yōu)點(diǎn)和特征將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員變得明顯，在附圖中:
[0016]附圖1a和Ib示出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)可能的實(shí)施例的晶體管的示意截面圖；
[0017]附圖2a和2b示出了分別根據(jù)附圖1a和Ib的第一和第二實(shí)施例的晶體管的示意截面圖，其中示出了正向模式驅(qū)動(dòng)下的理想電荷累積；
[0018]附圖3a和3b示出了分別根據(jù)附圖1a和Ib的第一和第二實(shí)施例的晶體管的示意截面圖，其中示出了反向模式驅(qū)動(dòng)下的理想電荷累積。
[0019]附圖的特征并不成比例，而是，它們的尺寸為了增加附圖的清晰度而被放大或縮小。
[0020]參考附圖1a和lb，示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電致發(fā)光有機(jī)晶體管1，其包括第一介電層11，第二介電層12,第一控制電極14和第二控制電極13。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的晶體管進(jìn)一步包括一個(gè)組件，其設(shè)置在所述第一介電層11和第二介電層12之間，其由源電極15、漏電極16和雙極通道形成。
[0022]所述第一介電層11設(shè)置在第一控制電極14和所述組件之間；同樣的方式，第二介電層12設(shè)置在所述第二控制電極13和所述組件之間。換句話說(shuō)，兩個(gè)控制電極13和14設(shè)置在器件的外面，并分別與兩個(gè)介電層12和11接觸，進(jìn)而密封由雙極通道和源電極15和漏電極16形成的組件。
[0023]第一介電層11和第二介電層12的材料可從用于電致發(fā)光有機(jī)晶體管的常見介電材料中選擇。具體地，可以使用從如下群組選擇的材料或材料的組合，該群組包括二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氧化鋅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鉿、含氟聚合物，例如可使用商品Cytop?，聚乙烯醇(PVA)和聚苯乙烯(PS)。優(yōu)選地，所述第一介電層11包括兩層氧化鋯和聚甲基丙烯酸甲酯，所述第二介電層12由聚甲基丙烯酸甲酯或Cytop?構(gòu)成。
[0024]第一控制電極14和第二控制電極13的材料可從氧化銦錫(ITO)、金、銅、銀、招的組中進(jìn)行選擇。特別地，可使用氧化銦和錫和/或金。
[0025]源電極15和漏電極16的材料可從氧化銦錫(ITO)、金、銅、銀、鋁、鈣、鎂、鉻、鐵和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)_聚對(duì)苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)或所述材料的組合中選擇。
[0026]優(yōu)選地，所述源電極15的材料可使用鋁、鈣、鎂或金。
[0027]優(yōu)選地，所述漏電極16的材料可使用金或氧化銦錫(ITO)。[0028]根據(jù)本發(fā)明，雙極通道包括第一半導(dǎo)體材料層17，第二半導(dǎo)體材料層18和設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體材料層17和所述第二半導(dǎo)體材料層18之間的發(fā)射材料層19。
[0029]所述層17和18的半導(dǎo)體材料可從下面的組中選擇，該組包括并苯、并噻吩和并芴，并噻吩的嘧啶衍生物、a和《位置被烷基鏈取代的四噻吩(tetrathiophenes)、二萘嵌苯和并噻吩的二酰胺衍生物、并噻吩的嘧啶衍生物，具有噻唑核的并噻吩，六苯并苯衍生物和a和Co位置被全氟化鏈取代的四噻吩。在特別好的方式中，a和《位置被烷基鏈取代的四噻吩用于層17，a和Co位置被全氟化鏈取代的四噻吩用于層18。
[0030]作為發(fā)射層19的材料，可以有利地使用例如用4_( 二氰基亞甲基)-2_甲基-6-(對(duì)-二甲氨基苯乙烯基)-4H-吡喃、八乙基卟啉鉬、乙酰丙酮銥苯基異喹啉不同地?fù)诫s的鋁喹啉矩陣主-客體系。
[0031]第一半導(dǎo)體材料層17的厚度和第二半導(dǎo)體材料層18的厚度在5nm至50nm之間。優(yōu)選地，該厚度在5nm至20nm之間。
[0032]發(fā)射材料層19具有在IOnm至IOOnm之間的厚度。優(yōu)選的，該厚度在10至40nm之間。
[0033]在組件的內(nèi)部，所述源電極15和所述漏電極16都與所述第一半導(dǎo)體材料層17或與第二半導(dǎo)體材料層18接觸。
[0034]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，所述源電極15和所述漏電極16兩個(gè)都設(shè)置在與它們接觸的半導(dǎo)體材料層的上面，或都設(shè)置在其下面。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例，所述源電極15和所述漏電極16具有與他們接觸的半導(dǎo)體材料層同樣的厚度，并相對(duì)它同平面設(shè)置。因此，在任何情況下，所述源電極15和所述漏電極16都在平行于所述第一半導(dǎo)體材料層或所述第二半導(dǎo)體材料層的一個(gè)平面上。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種電致發(fā)光有機(jī)晶體管的驅(qū)動(dòng)方法，其中電荷的積累和電荷的傳送發(fā)生在半導(dǎo)體材料層17和18與介電層11和12之間的界面處，如附圖2中示出的。這種驅(qū)動(dòng)方法提供:施加于控制電極13的電壓引起半導(dǎo)體層18中的電荷在與介電層12的界面處積累，施加于控制電極14的電壓引起半導(dǎo)體層17中的電荷在與介電層11的界面處積累。例如，這可以通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn):給控制電極13施加一負(fù)電壓值，其引起P型半導(dǎo)體材料層18中的正電荷在與介電層12的界面處積累，同時(shí)給控制電極14施加一正電壓值，其引起N型半導(dǎo)體材料層17中的負(fù)電荷在與介電層11的界面處積累。
[0036]根據(jù)本發(fā)明更進(jìn)一步的一個(gè)方面，提供一種電致發(fā)光有機(jī)晶體管的驅(qū)動(dòng)方法，其中電荷的積累和電荷的傳送發(fā)生在半導(dǎo)體材料層17和18與發(fā)射層19之間的界面處，如圖3所示。這種驅(qū)動(dòng)方法提供:施加于控制電極13的電壓引起半導(dǎo)體材料層17中的電荷在與發(fā)射層19的界面處積累，并且施加于控制電極14的電壓引起半導(dǎo)體材料層18中的電荷在與發(fā)射層19的界面處積累。例如，這可以通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn):給控制電極13施加一正電壓值，其引起N型半導(dǎo)體材料層17中的負(fù)電荷在與發(fā)射層19的界面處積累，同時(shí)給控制電極14施加一負(fù)電壓值，其引起P型半導(dǎo)體材料層18中的正電荷在與發(fā)射層19的界面處積累。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的電致發(fā)光有機(jī)晶體管可以使用已知的用于制造多層有機(jī)晶體管的方法生產(chǎn)。優(yōu)選地，電致發(fā)光有機(jī)晶體管可以通過(guò)采用有機(jī)材料、金屬和導(dǎo)電及絕緣氧化物的真空沉積技術(shù)和/或溶液沉積技術(shù)和/或?yàn)R射技術(shù)而實(shí)現(xiàn)。[0038]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)對(duì)以上公開和圖示的實(shí)施例進(jìn)行可能的修改和/或添加。
【權(quán)利要求】
1.一種有機(jī)電致發(fā)光晶體管，包括第一介電層和第二介電層，第一控制電極和第二控制電極，以及包括一源電極、一漏電極和一雙極通道的組件，其中: 所述組件設(shè)置在所述第一介電層和所述第二介電層之間； 所述第一介電層設(shè)置在所述第一控制電極和所述組件之間；以及 所述第二介電層設(shè)置在所述第二控制電極和所述組件之間； 其特征在于: 所述雙極通道包括第一半導(dǎo)體材料層、第二半導(dǎo)體材料層和發(fā)射材料層，發(fā)射材料層設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體材料層和所述第二半導(dǎo)體材料層之間；并且 所述源電極和所述漏電極都與在所述第一半導(dǎo)體材料層或所述第二半導(dǎo)體材料層中選擇的僅一個(gè)層接觸。
2.如上一個(gè)權(quán)利要求所述的有機(jī)電致發(fā)光晶體管，其特征在于，所述源電極和所述漏電極都設(shè)置在與所述第一半導(dǎo)體材料層或所述第二半導(dǎo)體材料層所在的平面平行的一平面上。
3.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光晶體管，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體材料層的厚度和所述第二半導(dǎo)體材料層的厚度在5nm至50nm之間。
4.如上一個(gè)權(quán)利要求所述的有機(jī)電致發(fā)光晶體管，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體材料層的厚度和所述第二半導(dǎo)體材料層的厚度在5nm至20nm之間。
5.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光晶體管，其特征在于，所述發(fā)射材料層的厚度在IOnm 至 IOOnm 之間。
6.如上一個(gè)權(quán)利要求所述的有機(jī)電致發(fā)光晶體管，其特征在于，所述發(fā)射材料層的厚度在IOnm至40nm之間。
【文檔編號(hào)】H01L51/52GK103782408SQ201280038511
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】M·默西尼, R·卡佩立 申請(qǐng)人:E.T.C.有限責(zé)任公司