沉積氧化物薄膜的方法、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)電子器件領(lǐng)域，尤其涉及沉積氧化物薄膜的方法、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Organicfield-effect transistor,簡稱0FET)，由于其良好的柔韌性、低制造成本，并且在大面積顯示、射頻識(shí)別技術(shù)、有機(jī)集成電路和傳感器等方面具有重要應(yīng)用，引起了人們的廣泛關(guān)注和研究。然而，普遍存在于有機(jī)電子器件中的一個(gè)關(guān)鍵問題是電極和有機(jī)半導(dǎo)體界面的高接觸電阻。有機(jī)電子器件中的接觸電阻相比于無機(jī)電子器件大得多，這將嚴(yán)重降低載流子的注入效率，導(dǎo)致降低器件的迀移率和開關(guān)速度。此夕卜，高接觸電阻將阻礙OFET器件尺寸的進(jìn)一步減小，從而導(dǎo)致其難以在高頻領(lǐng)域應(yīng)用。對(duì)于P型OFET，需要高功函數(shù)的電極去匹配有機(jī)半導(dǎo)體的最高占據(jù)分子軌道(Highest OccupiedMolecular Orbital,簡稱HOMO)。另一方面，一些高功函數(shù)的金屬電極(例如金)通常是高度極化的，因此在金屬/有機(jī)界面將產(chǎn)生偶極層，從而導(dǎo)致金屬的功函降低，使金屬/有機(jī)界面能級(jí)失配，產(chǎn)生大的空穴注入勢(shì)皇。因此，在金屬/有機(jī)界面進(jìn)行修飾以優(yōu)化載流子在該界面的注入效率以及進(jìn)一步提高器件的性能具有重要的意義。
[0003]最近一些研究認(rèn)為，在金屬/有機(jī)界面插入一層納米厚度的五氧化二 f凡(V2O5)可以有效地減小界面接觸電阻以及提高空穴注入效率。V2O5具有大的電子親和能(-6.7 eV)和大的功函(-7 eV)，使其有利于有機(jī)電子器件中的空穴注入。盡管很多V2O5薄膜制備方法已經(jīng)報(bào)道過，但是直接在有機(jī)材料表面沉積V2O5薄膜依然是一個(gè)大的挑戰(zhàn)，這將嚴(yán)重阻礙頂接觸OFET器件的應(yīng)用。其中最關(guān)鍵的是V2O5薄膜制備方法與有機(jī)材料的兼容性問題。由于有機(jī)半導(dǎo)體通常都比較脆弱，無法承受高溫并且在氧化性的氣氛中其性能很容易急劇衰減，所以很多高溫以及具有強(qiáng)氧化性前驅(qū)體(如03，氧等離子體)的制備過程無法直接在有機(jī)半導(dǎo)體材料上進(jìn)行。而對(duì)于其它一些低溫的薄膜沉積技術(shù)，也有很多需要注意的地方，比如在磁控濺射和真空蒸鍍的過程中，來自靶材的高能量的原子可能會(huì)在一定程度上破壞有機(jī)薄膜；而在溶液法過程中，溶劑可能會(huì)溶解有機(jī)半導(dǎo)體或與之發(fā)生反應(yīng)。由于V2O5空穴注入層的厚度只有幾個(gè)納米，所以需要一種能精確控制薄膜厚度的制備方法。此外，結(jié)晶的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜通常呈現(xiàn)階梯狀形貌，所以要求沉積在有機(jī)層上的V2O5薄膜具有良好的均勻性和保形性。
[0004]原子層沉積(Atomic layer deposit1n，簡稱ALD)是一種通過將氣相前驅(qū)體脈沖交替地通入反應(yīng)腔體，在基底上進(jìn)行自限制的表面化學(xué)反應(yīng)而形成沉積薄膜的一種技術(shù)。ALD薄膜具有良好的均勻性和保形性，并且可單原子層地精確控制薄膜厚度，所以ALD沉積的高質(zhì)量VOx薄膜為解決以上問題提供了一種極具潛力的方法。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的ALD沉積VOx的工藝由于較高的溫度(>150°C)或者使用強(qiáng)氧化性的前驅(qū)體，不適合直接在有機(jī)半導(dǎo)體材料上進(jìn)行薄膜沉積。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供沉積氧化物薄膜的方法、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)不適合于直接在有機(jī)半導(dǎo)體材料上進(jìn)行薄膜沉積的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種利用原子層沉積技術(shù)在有機(jī)半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其中，包括步驟:
A、將待處理的有機(jī)半導(dǎo)體裝入氣相原子層沉積裝置的真空反應(yīng)腔體；
B、對(duì)真空反應(yīng)腔體進(jìn)行抽真空，維持真空反應(yīng)腔體跟外部空氣環(huán)境的有效隔離，并維持真空反應(yīng)腔體的內(nèi)部溫度為20?100°C ;
C、向真空反應(yīng)腔體中通入第一種氣相前驅(qū)體，使其吸附在材料表面；
D、通入載氣將真空反應(yīng)腔體中多余的第一種氣相前驅(qū)體清除；
E、向真空反應(yīng)腔體中通入第二種氣相前驅(qū)體，使之與吸附在材料表面的第一種氣相前驅(qū)體反應(yīng)，形成氧化物薄膜;所述第二種氣相前驅(qū)體為非氧化性的前驅(qū)體；
F、通入載氣將真空反應(yīng)腔體中多余的第二種氣相前驅(qū)體清除；
重復(fù)步驟C至F直到獲得設(shè)定厚度或結(jié)構(gòu)的氧化物薄膜。
[0008]所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機(jī)半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其中，所述氧化物薄膜為 VOx、Mo0x、CuOx、ZnO、T i0x、WOx 或 Ni Ox。
[0009]所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機(jī)半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其中，所述有機(jī)半導(dǎo)體為P型有機(jī)半導(dǎo)體或η型有機(jī)半導(dǎo)體。
[0010]所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機(jī)半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其中，所述氧化物薄膜的厚度為I?5nm。
[0011]所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機(jī)半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其中，所述氧化物薄膜為VOx，1為2?2.5。
[0012]所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機(jī)半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其中，所述第一種氣相前驅(qū)體為V(dma)4，所述第二種氣相前驅(qū)體為H20。
[0013]所述的利用原子層沉積技術(shù)在有機(jī)半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其中，所述第一種氣相前驅(qū)體由作為N2載氣傳輸?shù)秸婵辗磻?yīng)腔體中。
[0014]—種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，包括步驟:
A、清洗襯底；
B、將襯底浸入配制好的OTS溶液中；
C、將經(jīng)過OTS處理的襯底轉(zhuǎn)移到真空蒸鍍腔體內(nèi)進(jìn)行有機(jī)半導(dǎo)體薄膜沉積；
D、然后在有機(jī)半導(dǎo)體薄膜表面利用低溫ALD沉積一層氧化物薄膜；
E、最后真空蒸鍍?cè)?漏電極。
[0015]所述的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，在所述步驟E之后還包括:
在所述氧化物薄膜上沉積一層Al2O3鈍化層。
[0016]—種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，采用如上所述的制備方法制成。
[0017]有益效果:本發(fā)明利用原子層沉積技術(shù)(ALD)在低溫條件下，直接在有機(jī)半導(dǎo)體上沉積一層的氧化物薄膜，可作為有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)的空穴注入層以提高器件的空穴的注入效率。利用這個(gè)上述ALD過程，可以沉積高純度、平滑、共形性良好以及厚度精確可控的氧化物薄膜。進(jìn)一步，利用沉積的氧化物薄膜作為空穴注入層可以有效地降低金屬/半導(dǎo)體界面的接觸電阻，因此可顯著地提高了 OFET器件的性能。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明中VOx薄膜隨H2O劑量的生長速率變化示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明中VOx薄膜隨V(dma)4劑量的生長速率變化示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明中VOx薄膜隨總生長周期的厚度變化示意圖。
[0021 ]圖4為本發(fā)明中VOx薄膜的高分辨XPS光譜示意圖。
[0022]圖5為本發(fā)明中對(duì)VOx薄膜進(jìn)行Ar+刻蝕后的XPS全譜示意圖。
[0023]圖6為本發(fā)明中在并五苯薄膜上沉積VOx薄膜后的XPS全譜示意圖。
[0024]圖7為并五苯薄膜的原子力顯微鏡圖像。
[0025]圖8為本發(fā)明中在并五苯薄膜上沉積VOx薄膜后的原子力顯微鏡圖像。
[0026]圖9為本發(fā)明中OFET器件