发明名称 表面改质之有机薄膜电晶体及制造该电晶体之方法
摘要 本发明系提供一种有机薄膜电晶体,其包括置于闸介电和有机半导体层间之自组单层。该单层是在闸介电和该自组单层之前驱物间反应之产物。该半导体层包括选自芳烯(其经至少一个放电子基、卤素原子或其结合物取代)或苯并稠合芳烯或聚苯并稠合芳烯(其经至少一个放电子基、卤素原子或其结合物取代)之材料。本发明亦提供制造薄膜电晶体及包括薄膜电晶体之积体电路之方法。
申请公布号 TWI278133 申请公布日期 2007.04.01
申请号 TW092103916 申请日期 2003.02.25
申请人 3M新设资产公司 发明人 泰伦斯 派克 史密斯;堤摩希 迪海文 都巴;马克 詹姆斯 皮勒瑞特;汤米 威尔森 基利;道恩 维多利亚 暮瑞斯;丹尼斯 艾德华 维格尔;金 玛利 维格尔;劳瑞 都恩 鲍德曼
分类号 H01L51/00(2006.01) 主分类号 H01L51/00(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种有机薄膜电晶体(OTFT),其包括置于闸介电和 有机半导体层间之自组单层,该单层是该闸介电和 该自组单层前驱物间反应的产物,该前驱物包括具 有下式之组合物: X-Y-Zn 其中X是H或CH3;Y是线性或分枝C5-C50脂肪族或环脂族 连接基,或包括芳香族基和C3-C44脂肪族或环脂族连 接基之线性或分支C8-C50基;Z是选自-PO3H2、-OPO3H2、 苯并三唑基(-C6H4N3)、苯并三唑基羰基氧基(-OC(=O)C6 H4N3)、苯并三唑基氧基(-O-C6H4N3)、苯并三唑基胺基 (-NH-C6H4N3)、-CONHOH、-COOH、-OH、-SH、-COSH、-COSeH、C5 H4N、-SeH、-SO3H、-NC、-SiCl(CH3)2、-SiCl2CH3、胺基和 膦基;且n是1、2或3,限制条件在于当Z是-SiCl(CH3)2或- SiCl2CH3时则n=1;且其中该有机半导体层包括材料,其 选自: 芳烯,经至少一个放电子基、卤素原子或其结合物 取代,或 苯并稠合芳烯或聚苯并稠合芳烯,经视需要经至少 一个放电子基、卤素原子取代或其结合物取代。 2.根据申请专利范围第1项之OTFT,其中该至少一个 放电子基系选自烷基、烷氧基或硫烷基,且具有1 至24个碳原子。 3.根据申请专利范围第1项之OTFT,其具有介于约-25 和25伏特间之门槛电压,低于约20伏特/10(绝对値)之 次门槛斜率,及至少104之开/关比,且电荷载体移动 率改良度超越具相同构造但缺乏所选择自组单层 之OTFT至少约25%,至少约50%且至少约100%。 4.根据申请专利范围第1项之OTFT,其中该半导体层 包括选自C1-C24烷基-、聚烷基-、烷氧基或聚烷氧 基取代之芳烯之材料。 5.根据申请专利范围第1项之OTFT,其中该半导体层 包括选自C1-C24烷基-、聚烷基-、烷氧基或聚烷氧 基取代之。 6.根据申请专利范围第1项之OTFT,其中该半导体层 包括选自C1-C24烷基-、聚烷基-、烷氧基或聚烷氧 基取代之稠四苯。 7.根据申请专利范围第1项之OTFT,其中该半导体层 包括选自C1-C24烷基-、聚烷基-、烷氧基或聚烷氧 基取代之稠五苯。 8.根据申请专利范围第1项之OTFT,其中至少一个R基 是选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、 二级丁基、正戊基、正己基、正庚基、2-甲基己 基、2-乙基己基、正辛基、正壬基、正癸基、正 十二基、正十八基或3,5,5-三甲基己基。 9.根据申请专利范围第1项之OTFT,其中该半导体包 括选自以下之材料:1-甲基、2-甲基、1,2-二甲 基、2,3-二甲基、2,3,6,7-四甲基、1,2,3,4-四 甲基、2-乙基、2,6-二乙基、2-己基、2,6- 二己基、1-甲基稠四苯、2-甲基稠四苯、2,3-二 甲基稠四苯、2,8-二甲基稠四苯、2,3,9,10-四甲基稠 五苯、2-乙基稠四苯、2,8-二乙基稠五苯、2,9-二乙 基稠五苯、2-己基稠四苯、2-壬基稠四苯、1-甲基 稠五苯、2-甲基稠五苯、一2,6-二烷基、一2,8-二 烷基稠四苯、一2,3-二烷基稠五苯、一2,9-二烷基 稠五苯、一2,10-二烷基稠五苯、2-乙基稠五苯、2, 10-二烷氧基稠五苯、2,3,9,10-四烷基稠五苯、1,4,8, 11-四烷氧基稠五苯或1,2,3,4,8,9,10,11-八烷基稠五苯 、二苯并[de,qr]稠四苯、zethrene、二苯并[de,st]稠五 苯及二苯并[de,uv]稠五苯;其中该各式中之烷基或 烷氧基具有1至24个碳。 10.根据申请专利范围第1项之OTFT,其中该半导体包 括选自以下之材料:2,3-二甲基稠五苯、2,9-二甲基 稠五苯、2,10-二甲基稠五苯、2,10-二甲氧基稠五苯 、2,3,9,10-四甲基稠五苯、1,4,8,11-四甲氧基稠五苯 或1,2,3,4,8,9,10,11-八甲基稠五苯。 11.一种有机薄膜电晶体(OTFT),其包括置于闸介电和 有机半导体层间之自组单层,该单层是该闸介电和 该自组单层前驱物之间反应的产物,该前驱物包括 具有下式之组合物: X-Y-Zn, 其中X是H或CH3;Y是线性或分枝C5-C50脂肪族或环脂族 连接基,或包括芳香族基和C3-C44脂肪族或环脂族连 接基之线性或分支C8-C50基;Z是选自-PO3H2、-OPO3H2、 苯并三唑基(-C6H4N3)、苯并三唑基羰基氧基(-OC(=O)C6 H4N3)、苯并三唑基氧基(-O-C6H4N3)、苯并三唑基胺基 (-NH-C6H4N3)、-CONHOH、-COOH、-OH、-SH、-COSH、-COSeH、C5 H4N、-SeH、-SO3H、-NC、-SiCl(CH3)2-、SiCl2CH3、胺基和 膦基;且n是1、2或3,限制条件在于当Z是-SiCl(CH3)2或- SiCl2CH3时则n=1;且其中该有机半导体层包括下式之 半导体: 其中各R基是独立选自放电子基、卤素原子、氢原 子及其结合物,限制条件在于R基并非全部是氢;m是 1、2、3或4;R9和R10各自独立是H或任何R基;且任何二 个邻接R基的结合可以一起形成五碳或六碳环脂族 或芳族基; 限制条件在于R2与R3或是R6与R7无一形成六元芳族 环之部份;且 限制条件在于当m是1时,则R9或R10无一形成六元芳 族环之部份。 12.根据申请专利范围第11项之OTFT,其中Y是选自饱 和脂肪族基、不饱和脂肪族基、饱和环脂族基、 不饱和环脂族基或其结合物,其各利可是线性或分 枝。 13.根据申请专利范围第11项之OTFT,其中该单层前驱 物包括选自1-膦酸己烷、1-膦酸辛烷、1-膦酸十六 烷和1-膦酸-3,7,11,15-四甲基十六烷之组合物。 14.根据申请专利范围第11项之OTFT,其中该单层前驱 物包括选自CH3-(CH2)m-PO3H2之组合物,其中m是整数4至 21。 15.根据申请专利范围第11项之OTFT,其中该单层前驱 物包括具有5至50个碳原子之线性或分枝膦酸烷。 16.根据申请专利范围第15项之OTFT,其中该有机半导 体层包括经至少一个具有1至24个碳原子之烷基或 烷氧基取代之稠五苯。 17.根据申请专利范围第16项之OTFT,其中该稠五苯具 有以下结构: 且系在该位置1,2,3,4,8,9,10和11中一或多处经取代。 18.根据申请专利范围第17项之OTFT,其中该半导体系 选自2,3-、2,9-或2,10-二烷基-或二烷氧基取代之稠 五苯(其中各烷基或烷氧基独立具有1至24个碳),或 是2,3,9,10-或1,4,8,11-四烷基-或四烷氧基取代之稠五 苯(其中各烷基或烷氧基独立具有1至24个碳)。 19.根据申请专利范围第15项之OTFT,其中该有机半导 体是选自2,3-、2,9-或2,10-二甲基稠五苯。 20.一种制造有机薄膜电晶体之方法,其包括: a)提供基板; b)于该基板上提供闸电极材料; c)于该闸电极上提供闸介电; d)提供根据申请专利范围第1项之自组单层邻接该 闸介电, e)于该单层上应用根据申请专利范围第1项之有机 半导体层;及 f)提供源极和汲极接触该有机半导体层。 21.根据申请专利范围第20项之方法,其中该步骤系 以(a)至(f)之顺序进行。 22.根据申请专利范围第20项之方法,其中在步骤(d) 中提供过量前驱物,继之任由充分时间以交互作用 ,并移除过量前驱物。 23.根据申请专利范围第20项之方法,其中该基板是 挠性。 24.根据申请专利范围第20项之方法,其整体是在低 于选自低于约250℃、低于约150和低于约70℃之波 峰基板温度进行。 25.根据申请专利范围第20项之方法,其系在织物上 进行。
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