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TW201803174A - 有機薄膜電晶體製備方法和製備裝置 - Google Patents

有機薄膜電晶體製備方法和製備裝置

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TW201803174A
TW201803174A TW105127727A TW105127727A TW201803174A TW 201803174 A TW201803174 A TW 201803174A TW 105127727 A TW105127727 A TW 105127727A TW 105127727 A TW105127727 A TW 105127727A TW 201803174 A TW201803174 A TW 201803174A
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thin film
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鴻海精密工業股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種有機薄膜電晶體的製備方法，該製備有機半導體層的步驟包括：提供一蒸發源，該蒸發源包括奈米碳管膜結構及有機半導體層源材料，該奈米碳管膜結構為一載體，該有機半導體層源材料設置在該奈米碳管膜結構表面，通過該奈米碳管膜結構承載，該有機半導體層源材料為該有機半導體層的材料或者用於形成該有機半導體層的前驅體，該前驅體在蒸鍍的過程中反應生成該有機半導體層；以及將該蒸發源與絕緣基底相對且間隔設置，並向該奈米碳管膜結構輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料蒸發，在該絕緣基底上蒸鍍形成有機半導體層。本發明還提供一種有機薄膜電晶體的製備裝置。

Description

有機薄膜電晶體製備方法和製備裝置
本發明涉及一種有機薄膜電晶體製備方法和製備裝置。
有機薄膜電晶體（OTFT）是一種半導體層由有機材料構成的薄膜電晶體，具有重量輕、具有柔性、低製造成本等諸多特點，目前已經被用於電子紙、感測器和記憶體中，並且在柔性顯示器和積體電路中表現出應用潛力。有機半導體層可以通過旋塗和刻蝕形成在絕緣基底表面，然而，有機半導體材料對光刻工藝中的溶劑較為敏感，增加了製備難度。傳統的薄膜電晶體的半導體層可以通過蒸鍍法形成，然而，為了形成均勻的有機半導體層，需要在待鍍基底周圍形成均勻的氣態蒸鍍材料。並且，由於難以控制氣態蒸鍍材料原子的擴散運動方向，大部分蒸鍍材料都不能附著在待鍍基底表面，從而造成蒸鍍率低且蒸鍍速度慢等問題。
有鑑於此，提供一種能夠解決上述問題的有機薄膜電晶體製備方法和製備裝置實為必要。
一種有機薄膜電晶體的製備方法，包括在絕緣基底上製備有機半導體層、源極、漏極、柵極及絕緣層的步驟，該製備有機半導體層的步驟包括：提供一蒸發源，該蒸發源包括奈米碳管膜結構及有機半導體層源材料，該奈米碳管膜結構為一載體，該有機半導體層源材料設置在該奈米碳管膜結構表面，通過該奈米碳管膜結構承載，該有機半導體層源材料為該有機半導體層的材料或者用於形成該有機半導體層的前驅體，該前驅體在蒸鍍的過程中反應生成該有機半導體層；以及將該蒸發源與絕緣基底相對且間隔設置，並向該奈米碳管膜結構輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料蒸發，在該絕緣基底上蒸鍍形成有機半導體層。
一種有機薄膜電晶體的製備裝置，包括一蒸發源及加熱裝置，以形成該有機薄膜電晶體的光吸收層，該蒸發源包括奈米碳管膜結構及有機半導體層源材料，該奈米碳管膜結構為一載體，該有機半導體層源材料設置在該奈米碳管膜結構表面，通過該奈米碳管膜結構承載，該加熱裝置能夠向該奈米碳管膜結構輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料蒸發從而形成光吸收層，該有機半導體層源材料為該有機半導體層的材料或者用於形成該有機半導體層的前驅體，該前驅體在蒸鍍的過程中反應生成該有機半導體層。
相較於先前技術，本發明將自支撐的奈米碳管膜作為有機半導體層源材料的載體，利用該奈米碳管膜極大的比表面積及自身的均勻性，使承載在該奈米碳管膜上的有機半導體層源材料在蒸發前即實現較為均勻的大面積分布。在蒸發的過程中利用該自支撐奈米碳管膜在電磁波訊號或電訊號的作用下暫態加熱的特性，在極短的時間將有機半導體層源材料完全氣化，從而形成均勻且大面積分布的氣態有機半導體層源材料。該待鍍表面與該奈米碳管膜間隔距離短，使承載在該奈米碳管膜上的有機半導體層源材料基本上均能得到利用，有效節約了有機半導體層源材料，提高了蒸鍍速度及均勻性。
圖1為本發明實施例有機薄膜電晶體製備方法的流程圖。
圖2為本發明實施例有機薄膜電晶體製備裝置的結構示意圖。
圖3為本發明實施例有機薄膜電晶體的結構示意圖。
圖4為本發明實施例從奈米碳管陣列中拉取獲得的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。
圖5為本發明一實施例奈米碳管膜結構的掃描電鏡照片。
圖6為本發明另一實施例有機薄膜電晶體製備裝置的結構示意圖。
圖7為本發明一實施例蒸鍍後的蒸發源的掃描電鏡照片。
圖8為本發明另一實施例有機薄膜電晶體製備裝置的結構示意圖。
圖9為本發明另一實施例有機薄膜電晶體的結構示意圖。
以下將結合附圖對本發明的有機薄膜電晶體製備方法和製備裝置作進一步的詳細說明。
請參閱圖1至圖3，本發明實施例提供一種有機薄膜電晶體200的製備方法，包括在絕緣基底210上製備有機半導體層230、源極220、漏極240、柵極250及絕緣層260的步驟，該製備有機半導體層230的步驟包括：
S1，提供一蒸發源110，該蒸發源110包括奈米碳管膜結構112及有機半導體層源材料114，該奈米碳管膜結構112為一載體，該有機半導體層源材料114設置在該奈米碳管膜結構112表面，通過該奈米碳管膜結構112承載；以及
S2，將該蒸發源110與絕緣基底210相對且間隔設置，並向該奈米碳管膜結構112輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料114蒸發，在該絕緣基底210上蒸鍍形成有機半導體層230。
該基底210為絕緣的硬質基底或柔性基底，材料可以選自玻璃、石英、塑膠或樹脂。該有機半導體層源材料114為該有機半導體層230的材料或者用於形成該有機半導體層230的前驅體，該前驅體在蒸鍍的過程中反應生成該有機半導體層230的材料。
該有機半導體層230的材料可以為並四苯、並五苯、並六苯、紅熒烯、蒽、α-六噻吩(α-6T)，聚3-己基噻吩（P3HT）、聚吡咯、聚噻吩、聚苯酚、聚2,5噻吩乙炔、酞菁銅、酞菁鎳、酞菁鋅、自由酞菁、氟代酞菁銅、氟代酞菁鉻、氟代酞菁鋅、自由氟代酞菁或聚苯並雙咪唑苯並菲咯啉(BBL)等。可以理解，該有機半導體層230的材料及該有機半導體層源材料114不限於上述材料，只要是在相同條件下氣化溫度低於奈米碳管的氣化溫度，且在蒸鍍過程中不與碳反應的有機半導體材料即可，優選是氣化溫度小於或等於300℃的有機半導體材料。
該奈米碳管膜結構112為一載體，該有機半導體層源材料114設置在該奈米碳管膜結構112表面，通過該奈米碳管膜結構112承載。優選地，該奈米碳管膜結構112優選為自支撐結構，至少部分懸空設置，該有機半導體層源材料114設置在懸空的奈米碳管膜結構112表面。在一實施例中，步驟S1進一步包括提供兩個相互間隔的支撐體120，分別設置在該奈米碳管膜結構112的兩端，使該奈米碳管膜結構112在該兩個支撐體120之間的部分懸空設置。
該奈米碳管膜結構112包括單層奈米碳管膜，或多層疊加的奈米碳管膜。每層奈米碳管膜包括多個大致相互平行的奈米碳管。該奈米碳管的延伸方向大致平行於該奈米碳管膜結構112的表面，該奈米碳管膜結構112具有較為均勻的厚度。具體地，該奈米碳管膜包括首尾相連的奈米碳管，是由多個奈米碳管通過凡德瓦爾力相互結合並首尾相連形成的宏觀膜狀結構。該奈米碳管膜結構112及奈米碳管膜具有一宏觀面積和一微觀面積，該宏觀面積指該奈米碳管膜結構112或奈米碳管膜在宏觀上看作一膜狀結構時所具有的膜面積，該微觀面積指該奈米碳管膜結構112或奈米碳管膜在微觀上看作由大量奈米碳管首尾相連搭接形成的多孔網狀結構中所有能夠用於擔載有機半導體層源材料114的奈米碳管的表面積。
該奈米碳管膜優選是從奈米碳管陣列中拉取獲得。該奈米碳管陣列為通過化學氣相沉積的方法生長在該生長基底的表面。該奈米碳管陣列中的奈米碳管基本彼此平行且垂直於生長基底表面，相鄰的奈米碳管之間相互接觸並通過凡德瓦爾力相結合。通過控制生長條件，該奈米碳管陣列中基本不含有雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。由於基本不含雜質且奈米碳管相互間緊密接觸，相鄰的奈米碳管之間具有較大的凡德瓦爾力，足以使在拉取一些奈米碳管（奈米碳管片段）時，能夠使相鄰的奈米碳管通過凡德瓦爾力的作用被首尾相連，連續不斷的拉出，由此形成連續且自支撐的宏觀奈米碳管膜。這種能夠使奈米碳管首尾相連的從其中拉出的奈米碳管陣列也稱為超順排奈米碳管陣列。該生長基底的材料可以為P型矽、N型矽或氧化矽等適合生長超順排奈米碳管陣列的基底。所述能夠從中拉取奈米碳管膜的奈米碳管陣列的製備方法可參閱馮辰等人在2008年8月13日公開的中國專利申請CN101239712A。
從奈米碳管陣列中連續地拉出的該奈米碳管膜可以實現自支撐，該奈米碳管膜包括多個基本沿相同方向排列並首尾相連的奈米碳管。請參閱圖4，在該奈米碳管膜中奈米碳管為沿同一方向擇優取向排列。所述擇優取向是指在奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於該奈米碳管膜的表面。進一步地，所述奈米碳管膜中多數奈米碳管是通過凡德瓦爾力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連，從而使該奈米碳管膜能夠實現自支撐。當然，所述奈米碳管膜中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。在本說明書中凡提及奈米碳管的延伸方向，均是指奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向，即奈米碳管膜中奈米碳管的擇優取向的方向。進一步地，所述奈米碳管膜可包括多個連續且定向排列的奈米碳管片段，該多個奈米碳管片段通過凡德瓦爾力首尾相連，每一奈米碳管片段包括多個相互平行的奈米碳管，該多個相互平行的奈米碳管通過凡德瓦爾力緊密結合。可以理解，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部分接觸而部分分離的情況。實際上，該奈米碳管膜具有較多間隙，即相鄰的奈米碳管之間具有間隙，使該奈米碳管膜可以具有較好的透明度及較大的比表面積。然而，相鄰奈米碳管之間接觸的部分以及首尾相連的奈米碳管之間連接的部分的凡德瓦爾力已經足夠維持該奈米碳管膜整體的自支援性。
所述自支撐是該奈米碳管膜不需要大面積的載體支撐，而只要一邊或相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀或線狀狀態，即將該奈米碳管膜置於（或固定於）間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管膜中存在連續的通過凡德瓦爾力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。
該奈米碳管膜具有較小且均勻的厚度，約為0.5納米至10微米。由於該從奈米碳管陣列中拉取獲得的奈米碳管膜僅靠奈米碳管間的凡德瓦爾力即可實現自支撐並形成膜狀結構，因此該奈米碳管膜具有較大的比表面積，優選地，該奈米碳管膜的比表面積為200平方米每克~2600平方米每克（採用BET法測得）。該直接拉取獲得的奈米碳管膜的單位面積品質約為0.01克每平方米~0.1克每平方米，優選為0.05克每平方米（此處的面積指奈米碳管膜的宏觀面積）。由於該奈米碳管膜具有較小的厚度，且奈米碳管自身的熱容小，因此該奈米碳管膜具有較小的單位面積熱容（如小於2×10-4 焦耳每平方釐米開爾文）。
該奈米碳管膜結構112可包括多層奈米碳管膜相互疊加，層數優選為小於或等於50層，更優選為小於或等於10層。在該奈米碳管膜結構112中，不同的奈米碳管膜中的奈米碳管的延伸方向可以相互平行或交叉設置。請參閱圖5，在一實施例中，該奈米碳管膜結構112包括至少兩層相互層疊的奈米碳管膜，該至少兩層奈米碳管膜中的奈米碳管分別沿兩個相互垂直方向沿伸，從而形成垂直交叉。
該有機半導體層源材料114可以通過溶液法、沉積法、蒸鍍法、電鍍法或化學鍍法等方法擔載在該奈米碳管膜結構112表面。該沉積法可以為化學氣相沉積或物理氣相沉積。在優選的實施例中，可通過溶液法在該奈米碳管膜結構112表面擔載該有機半導體層源材料114，具體包括以下步驟：
S11，將該有機半導體層源材料114溶於或均勻分散於一溶劑中，形成一溶液或分散液；
S12，將該溶液或分散液均勻附著於該奈米碳管膜結構112表面；以及
S13，將附著在該奈米碳管膜結構112表面的溶液或分散液中的溶劑蒸幹，從而將該有機半導體層源材料114均勻的附著在該奈米碳管膜結構112表面。該附著的方法可以為噴塗法、旋轉塗覆法或浸漬法。
當該有機半導體層源材料114包括多種材料時，該步驟S11可以包括使該多種材料在溶劑中按預定比例預先混合均勻的步驟，從而使擔載在奈米碳管膜結構112不同位置上的該多種材料均具有該預定比例。
該步驟S12和S13可以反復進行多次，以使該有機半導體層源材料114在該奈米碳管膜結構112表面具有所需的擔載量。
該有機半導體層源材料114附著在該奈米碳管膜結構112表面。在宏觀上該有機半導體層源材料114可以看作一層狀結構形成在該奈米碳管膜結構112的至少一個表面，優選為設置在該奈米碳管膜結構112的兩個表面。該有機半導體層源材料114與該奈米碳管膜結構112形成的複合膜的宏觀厚度優選為小於或等於100微米，更優選為小於或等於5微米。由於承載在單位面積奈米碳管膜結構112上的有機半導體層源材料114的量可以非常少，在微觀上該有機半導體層源材料114可以為納米級尺寸的顆粒狀或納米級厚度的層狀，附著在單根或少數幾根奈米碳管表面。例如該有機半導體層源材料114為顆粒狀，粒徑尺寸約為1納米~500納米，附著在首尾相連的奈米碳管中的單根奈米碳管表面。或者該有機半導體層源材料114為層狀，厚度尺寸約為1納米~500納米，附著在首尾相連的奈米碳管中的單根奈米碳管表面。該層狀的有機半導體層源材料114可以完全包覆該單根奈米碳管。該有機半導體層源材料114在該奈米碳管膜結構112不但與有機半導體層源材料114的量有關，也與有機半導體層源材料114的種類，以及與奈米碳管的浸潤性能等多種因素相關。例如，當該有機半導體層源材料114在該奈米碳管表面不浸潤時，易於形成顆粒狀，當該有機半導體層源材料114在該奈米碳管表面浸潤時，則易於形成層狀。另外，當該有機半導體層源材料114是黏度較大的有機物時，也可能在該奈米碳管膜結構112表面形成一完整連續的薄膜。無論該有機半導體層源材料114在該奈米碳管膜結構112表面的形貌如何，單位面積的奈米碳管膜結構112擔載的有機半導體層源材料114的量應較少，使輸入電訊號或電磁波訊號能夠在瞬間（優選為1秒以內，更優選為10微秒以內）將該有機半導體層源材料114完全氣化。該有機半導體層源材料114均勻的設置在該奈米碳管膜結構112表面，使該奈米碳管膜結構112不同位置的有機半導體層源材料114擔載量基本相等。
在該步驟S2中，該蒸發源110與絕緣基底210相對且間隔設置。該絕緣基底210的表面各處均與該奈米碳管膜結構112保持基本相等的間隔，即該奈米碳管膜結構112基本平行於該絕緣基底210的表面。具體地，該設置有有機半導體層源材料114的奈米碳管膜結構112與待鍍表面相對且間隔設置，間距優選為1微米~10毫米。該奈米碳管膜結構112的宏觀面積大於或等於該待鍍表面的面積，從而使蒸鍍時，有機半導體層源材料114的氣體可以在基本相同的時間內到達該待鍍表面。該待鍍表面可以為該絕緣基底210的表面，或者絕緣層260的表面。
該步驟S2可以在空氣中進行，在優選的實施例中，該步驟S2可進一步包括將該蒸發源110及有機半導體層源材料114設置在真空室130中，在真空中向該奈米碳管膜結構112輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料114蒸發，在該絕緣基底210上蒸鍍形成有機半導體層230。
由於該蒸發源110與絕緣基底210相對且間隔設置，且該間隔距離較近，且向該奈米碳管膜結構112輸入電磁波訊號或電訊號能夠使擔載在該奈米碳管膜結構112上的有機半導體層源材料114在一瞬間全部蒸發，並迅速附著在該待鍍表面，因此，達到該待鍍表面任意局部位置的有機半導體層源材料114就是與該待鍍表面局部位置對應設置的奈米碳管膜結構112的局部位置的全部有機半導體層源材料114。由於該奈米碳管膜結構112各處擔載的有機半導體層源材料114的量相同，即均勻擔載，在該待鍍表面形成的有機半導體層230各處具有均勻的厚度，也就是形成的有機半導體層230的厚度和均勻性由該有機半導體層源材料114在該奈米碳管膜結構112擔載的量和均勻性決定。當該有機半導體層源材料114包括多種材料時，該奈米碳管膜結構112各處擔載的各種材料的比例相同，則在該奈米碳管膜結構112與該待鍍表面之間各局部位置的有機半導體層源材料114氣體中各種材料的比例相同，使各局部位置能夠發生均勻的反應，從而在該待鍍表面形成均勻的有機半導體層230。
當向該奈米碳管膜結構112輸入電磁波訊號時，可進一步包括提供一電磁波訊號輸入裝置140，向該奈米碳管膜結構112發出電磁波訊號，該電磁波訊號輸入裝置140可以設置在該真空室130中或設置在該真空室130之外，只要能夠使發出的電磁波訊號傳遞至該奈米碳管膜結構112即可。奈米碳管對電磁波的吸收接近絕對黑體，對於各種波長的電磁波具有均一的吸收特性。該電磁波訊號的平均功率密度在100mW/mm2 ~20W/mm2 範圍內。該奈米碳管膜結構112由於具有較小的單位面積熱容，從而迅速根據該電磁波訊號產生熱回應而升溫，由於該奈米碳管膜結構112具有較大的比表面積，可以迅速的與周圍介質進行熱交換，該奈米碳管膜結構112產生的熱訊號可以迅速加熱該有機半導體層源材料114至蒸發或昇華溫度。由於該有機半導體層源材料114在該奈米碳管膜結構112的單位宏觀面積的擔載量較小，該熱訊號可以在一瞬間使該有機半導體層源材料114完全氣化。
請參閱圖6，當向該奈米碳管膜結構112輸入電訊號時，可進一步包括提供第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152，該第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152相互間隔並分別與該奈米碳管膜結構112電連接。優選地，該奈米碳管膜結構112在該第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152之間懸空設置。該奈米碳管膜結構112為一電阻性元件，具有較小的單位面積熱容，且具有較大比表面積及較小厚度。優選地，該奈米碳管膜結構112的單位面積熱容小於2×10-4 焦耳每平方釐米開爾文，更優選為小於1.7×10-6 焦耳每平方釐米開爾文，比表面積大於200平方米每克，厚度小於100微米。該第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152向該奈米碳管膜結構112輸入電訊號，由於具有較小的單位面積熱容，該奈米碳管膜結構112可以將輸入的電能快速轉換為熱能，使自身溫度快速升高，由於具有較大的比表面積及較小的厚度，該奈米碳管膜結構112可以與有機半導體層源材料114進行快速的熱交換，使有機半導體層源材料114迅速被加熱至蒸發或昇華溫度。
該第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152與該奈米碳管膜結構112電連接，優選為直接設置在該奈米碳管膜結構112表面。該第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152向該奈米碳管膜結構112通入一電流，優選為對該奈米碳管膜結構112進行直流通電。相互間隔的第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152可分別設置在該奈米碳管膜結構112兩端。
在優選的實施例中，該奈米碳管膜結構112中至少一層奈米碳管膜中奈米碳管的延伸方向為從第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152方向延伸。該第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152可具有一定強度，同時起到支撐該奈米碳管膜結構112的作用，例如該第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152可以為導電棒或導電絲，則所述支撐體120可以省略。
在該步驟S2中，該電訊號通過該第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152輸入該奈米碳管膜結構112。當該電訊號為直流電訊號時，該第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152分別與直流電訊號源的正極和負極電連接。當該電訊號為交流電訊號時，該第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152中一電極與交流電訊號源電連接，另一電極接地。向該蒸發源110中輸入的電訊號的功率能夠使該奈米碳管膜結構112的回應溫度達到該有機半導體層源材料114的氣化溫度，該功率取決於奈米碳管膜結構112的宏觀面積S和需要達到的溫度T，所需功率可根據公式σT4 S計算，δ為Stefan-Boltzmann常數，奈米碳管膜結構112面積越大溫度越高需要的功率越大。該奈米碳管膜結構112由於具有較小的單位面積熱容，從而迅速根據該電訊號產生熱回應而升溫，由於該奈米碳管膜結構112具有較大的比表面積，可以迅速的與周圍介質進行熱交換，該奈米碳管膜結構112產生的熱訊號可以迅速加熱該有機半導體層源材料114。由於該有機半導體層源材料114在該奈米碳管膜結構112的單位宏觀面積的擔載量較小，該熱訊號可以在一瞬間使該有機半導體層源材料114完全氣化。
請參閱圖7，可以看到該奈米碳管膜結構112表面的有機半導體層源材料114蒸發後該奈米碳管膜結構112仍維持原有的首尾相連的奈米碳管形成的網路狀結構。
請參閱圖8，在優選的實施例中，該步驟S3進一步包括：提供一圖案化柵網160，將該圖案化柵網160設置在該蒸發源110與該絕緣基底210具有第一電極的表面之間，從而形成圖案化的有機半導體層230。
該圖案化柵網160設置在該蒸發源110與絕緣基底210之間，使圖案化柵網160的通孔與需要形成圖案化蒸鍍層的待鍍表面的預定位置相對設置。該圖案化柵網160可以與分別與該待鍍表面及該奈米碳管膜結構112接觸設置。在優選的實施例中，該圖案化柵網160分別與該待鍍表面及該奈米碳管膜結構112相互間隔設置。由於具有該圖案化柵網160，氣化的蒸發材料130只能從圖案化柵網160的通孔通過並到達該待鍍表面，從而在該待鍍表面與該圖案化柵網160的通孔對應的局部位置形成有機半導體層230，從而使該有機半導體層230圖案化。該圖案化的有機半導體層230的形狀與該圖案化柵網160的通孔的形狀對應。在優選的實施例中，該圖案化柵網160包括通孔陣列，從而在待鍍表面形成有機半導體層230陣列，以製備TFT陣列。
該有機薄膜電晶體200設置在絕緣基底210表面，包括有機半導體層230、源極220、漏極240、柵極250及絕緣層260。該源極220與漏極240間隔設置，該有機半導體層230與該源極220和漏極240電連接，該柵極250通過該絕緣層260與該有機半導體層230、源極220及漏極240絕緣設置。該有機薄膜電晶體200可以為頂柵型或背柵式。
請參閱圖3，當為頂柵型時，上述有機半導體層230形成於上述絕緣基底210表面。上述源極220及漏極240間隔形成於上述有機半導體層230表面。上述絕緣層260形成於上述有機半導體層230表面。上述柵極250形成於上述絕緣層260表面，並通過該絕緣層260與該有機半導體層230及源極220和漏極240絕緣設置。所述有機半導體層230位於所述源極220和漏極240之間的區域形成一溝道。
上述源極220及漏極240的形成位置不限。只要確保上述源極220及漏極240間隔設置，並與上述有機半導體層230電接觸即可。具體地，所述源極220及漏極240可以間隔設置於所述有機半導體層230的上表面，位於所述絕緣層260與有機半導體層230之間，此時，源極220、漏極240與柵極250設置於有機半導體層230的同一側，形成一共面型有機薄膜電晶體200。或者，所述源極220及漏極240可以間隔設置於所述有機半導體層230的下表面，此時，源極220、漏極240與柵極250設置於有機半導體層230的不同側，位於所述絕緣基底110與有機半導體層230之間，形成一交錯型有機薄膜電晶體200。
當該有機薄膜電晶體200為頂柵型時，該有機半導體層230形成在該絕緣基底210的表面（即該待鍍表面），該有機薄膜電晶體200的製備方法可包括：
T1，在絕緣基底210上製備有機半導體層230，包括：
S1，提供一蒸發源110，該蒸發源110包括奈米碳管膜結構112及有機半導體層源材料114，該奈米碳管膜結構112為一載體，該有機半導體層源材料114設置在該奈米碳管膜結構112表面，通過該奈米碳管膜結構112承載；以及
S2，將該蒸發源110與絕緣基底210相對且間隔設置，並向該奈米碳管膜結構112輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料114蒸發，在該絕緣基底210上蒸鍍形成有機半導體層230；
T2，在該有機半導體層230上間隔形成該源極220及該漏極240，使該源極220及漏極240與該有機半導體層230電連接；
T3，在該源極220、漏極240及有機半導體層230上覆蓋該絕緣層260；以及
T4，在該絕緣層260上形成柵極250。
此時得到的有機薄膜電晶體200為共面型有機薄膜電晶體200。
在另一實施例中，該有機薄膜電晶體200的製備方法可包括：
T1，在製備有機半導體層230之前，預先在該絕緣基底210表面間隔形成該源極220及該漏極240；
T2，在絕緣基底210上製備有機半導體層230，包括：
S1，提供一蒸發源110，該蒸發源110包括奈米碳管膜結構112及有機半導體層源材料114，該奈米碳管膜結構112為一載體，該有機半導體層源材料114設置在該奈米碳管膜結構112表面，通過該奈米碳管膜結構112承載；以及
S2，將該蒸發源110與絕緣基底210具有源極220及該漏極240的表面相對且間隔設置，並向該奈米碳管膜結構112輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料114蒸發，在該絕緣基底210上蒸鍍形成有機半導體層230，並覆蓋該源極220及該漏極240，從而使該源極220及漏極240與該有機半導體層230電連接；
T3，在該源極220、漏極240及有機半導體層230上覆蓋該絕緣層260；以及
T4，在該絕緣層260上形成柵極250。
此時得到的有機薄膜電晶體200為交錯型有機薄膜電晶體200，該待鍍表面為該絕緣基底210的表面以及該源極220及漏極240的表面。
請參閱圖9，在另一實施例中，該有機薄膜電晶體200為背柵式結構，該柵極250設置於所述絕緣基底210表面；該絕緣層260設置於該柵極250表面；該有機半導體層230設置於該絕緣層260表面，通過絕緣層260與柵極250絕緣設置；該源極220及漏極240間隔設置並與該有機半導體層230電接觸，該源極220、漏極240及有機半導體層230通過絕緣層260與該柵極250電絕緣。該有機半導體層230位於所述源極220和漏極240之間的區域形成一溝道。
所述源極220及漏極240可以間隔設置於該有機半導體層230的上表面，此時，源極220、漏極240與柵極250設置於有機半導體層230的不同面，形成一逆交錯型有機薄膜電晶體200。或者，所述源極220及漏極240可以間隔設置於該有機半導體層230的下表面，位於絕緣層260與有機半導體層230之間，此時，源極220、漏極240與柵極250設置於有機半導體層230的同側，形成一逆共面型有機薄膜電晶體200。
當該有機薄膜電晶體200為背柵型時，該有機薄膜電晶體200的製備方法可包括：
T1，在該絕緣基底210表面形成該柵極250；
T2，在該柵極250上覆蓋該絕緣層260；
T3，在該絕緣層260上間隔形成該源極220及該漏極240；
T4，在該絕緣層260上形成該有機半導體層230，並覆蓋該源極220及漏極240，從而使該源極220及漏極240與該有機半導體層230電連接，包括：
S1，提供一蒸發源110，該蒸發源110包括奈米碳管膜結構112及有機半導體層源材料114，該奈米碳管膜結構112為一載體，該有機半導體層源材料114設置在該奈米碳管膜結構112表面，通過該奈米碳管膜結構112承載；以及
S2，將該蒸發源110與絕緣層260、源極220及該漏極240相對且間隔設置，並向該奈米碳管膜結構112輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料114蒸發，在該絕緣層260、源極220及該漏極240上蒸鍍形成有機半導體層230。
此時得到的有機薄膜電晶體200為逆共面型有機薄膜電晶體200，該待鍍表面為該絕緣層260的表面以及該源極220及漏極240的表面。
在另一實施例中，該有機薄膜電晶體200的製備方法可包括：
T1，在該絕緣基底210表面形成該柵極250；
T2，在該柵極250上覆蓋該絕緣層260；
T3，在該絕緣層260上形成該有機半導體層230，包括：
S1，提供一蒸發源110，該蒸發源110包括奈米碳管膜結構112及有機半導體層源材料114，該奈米碳管膜結構112為一載體，該有機半導體層源材料114設置在該奈米碳管膜結構112表面，通過該奈米碳管膜結構112承載；以及
S2，將該蒸發源110與絕緣層260相對且間隔設置，並向該奈米碳管膜結構112輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料114蒸發，在該絕緣層260上蒸鍍形成有機半導體層230；
T4，在該有機半導體層230上間隔形成該源極220及該漏極240，使該源極220及漏極240與該有機半導體層230電連接。
此時得到的有機薄膜電晶體200為逆交錯型有機薄膜電晶體200，該待鍍表面為該絕緣層260的表面。
該源極220、漏極240、柵極250及絕緣層260可通過現有的蒸鍍、濺射、塗覆及印刷等方法形成。
本發明實施例進一步提供一種有機薄膜電晶體的製備裝置100，包括一蒸發源110及加熱裝置，該蒸發源110包括奈米碳管膜結構112及有機半導體層源材料114，該奈米碳管膜結構112為一載體，該有機半導體層源材料114設置在該奈米碳管膜結構112表面，通過該奈米碳管膜結構112承載，該加熱裝置能夠向該奈米碳管膜結構112輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料114蒸發。該加熱裝置可以為能夠向該奈米碳管膜結構112輸入電磁波訊號的電磁波訊號輸入裝置140，或者能夠向該奈米碳管膜結構112通入電訊號的第一電訊號輸入電極150及第二電訊號輸入電極152。
該有機薄膜電晶體製備裝置100可進一步包括一真空室130，該蒸發源110及基底210設置在真空室130中。
該有機薄膜電晶體的製備裝置100可進一步包括兩個相互間隔的支撐體120，分別設置在該奈米碳管膜結構112的兩端，使該奈米碳管膜結構112在該兩個支撐體120之間的部分懸空設置。
該有機薄膜電晶體的製備裝置100可進一步包括一個或多個所述圖案化柵網160，該圖案化柵網160設置在該蒸發源110與該基底210具有第一電極的表面之間。
本發明實施例將自支撐的奈米碳管膜作為有機半導體層源材料的載體，利用該奈米碳管膜極大的比表面積及自身的均勻性，使承載在該奈米碳管膜上的有機半導體層源材料在蒸發前即實現較為均勻的大面積分布。在蒸發的過程中利用該自支撐奈米碳管膜在電磁波訊號或電訊號的作用下暫態加熱的特性，在極短的時間將有機半導體層源材料完全氣化，從而形成均勻且大面積分布的氣態有機半導體層源材料。該待鍍表面與該奈米碳管膜間隔距離短，使承載在該奈米碳管膜上的有機半導體層源材料基本上均能得到利用，有效節約了有機半導體層源材料，提高了蒸鍍速度及均勻性。
另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
100‧‧‧有機薄膜電晶體製備裝置
110‧‧‧蒸發源
112‧‧‧奈米碳管膜結構
114‧‧‧有機半導體層源材料
120‧‧‧支撐體
130‧‧‧真空室
140‧‧‧電磁波訊號輸入裝置
150‧‧‧第一電訊號輸入電極
152‧‧‧第二電訊號輸入電極
160‧‧‧圖案化柵網
200‧‧‧有機薄膜電晶體
210‧‧‧基底
220‧‧‧源極
230‧‧‧有機半導體層
240‧‧‧漏極
250‧‧‧柵極
260‧‧‧絕緣層
無

Claims (15)

  1. 一種有機薄膜電晶體的製備方法，包括：
    在絕緣基底上製備有機半導體層、源極、漏極、柵極及絕緣層的步驟，該製備有機半導體層的步驟包括：
    S1，提供一蒸發源，該蒸發源包括奈米碳管膜結構及有機半導體層源材料，該奈米碳管膜結構為一載體，該有機半導體層源材料設置在該奈米碳管膜結構表面，通過該奈米碳管膜結構承載，該有機半導體層源材料為該有機半導體層的材料或者用於形成該有機半導體層的前驅體，該前驅體在蒸鍍的過程中反應生成該有機半導體層；以及
    S2，將該蒸發源與絕緣基底相對且間隔設置，並向該奈米碳管膜結構輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料蒸發，在該絕緣基底上蒸鍍形成有機半導體層。
  2. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體的製備方法，其中，該有機半導體層源材料通過溶液法、沉積法、蒸鍍法、電鍍法或化學鍍法等方法承載在該奈米碳管膜結構表面。
  3. 如請求項2所述的有機薄膜電晶體的製備方法，其中，在該奈米碳管膜結構表面承載該有機半導體層源材料包括以下步驟：
    S11，將該有機半導體層源材料溶於或均勻分散於一溶劑中，形成一溶液或分散液；
    S12，將該溶液或分散液均勻附著於該奈米碳管膜結構表面；以及
    S13，將附著在該奈米碳管膜結構表面的溶液或分散液中的溶劑蒸幹，從而將該有機半導體層源材料均勻的附著在該奈米碳管膜結構表面。
  4. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體的製備方法，其中，該步驟S2進一步包括將該蒸發源及有機半導體層源材料設置在真空室中，在真空中向該奈米碳管膜結構輸入所述電磁波訊號或電訊號的步驟。
  5. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體的製備方法，其中，當向該奈米碳管膜結構輸入電磁波訊號時，進一步包括提供一電磁波訊號輸入裝置，使該電磁波訊號輸入裝置向該奈米碳管膜結構發出電磁波訊號的步驟。
  6. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體的製備方法，其中，當向該奈米碳管膜結構輸入電訊號時，進一步包括提供第一電訊號輸入電極及第二電訊號輸入電極，使該第一電訊號輸入電極及第二電訊號輸入電極相互間隔並分別與該奈米碳管膜結構電連接的步驟。
  7. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體的製備方法，其中，該步驟S2進一步包括提供一圖案化柵網，將該圖案化柵網設置在該蒸發源與該基底具有第一電極的表面之間，從而形成圖案化有機半導體層的步驟。
  8. 如請求項7所述的有機薄膜電晶體的製備方法，其中，該圖案化柵網包括通孔陣列，該圖案化有機半導體層為有機半導體層陣列。
  9. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體的製備方法，其中，該蒸發源與待鍍表面之間的間距為1微米~10毫米。
  10. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體的製備方法，其中，該步驟S1進一步包括提供兩個相互間隔的支撐體，分別設置在該奈米碳管膜結構的兩端，使該奈米碳管膜結構在該兩個支撐體之間懸空設置的步驟。
  11. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體的製備方法，其中，該奈米碳管膜結構的單位面積熱容小於2×10-4 焦耳每平方釐米開爾文，比表面積大於200平方米每克。
  12. 一種有機薄膜電晶體的製備裝置，包括一蒸發源及加熱裝置，以形成該有機薄膜電晶體的光吸收層，其特徵在於，該蒸發源包括奈米碳管膜結構及有機半導體層源材料，該奈米碳管膜結構為一載體，該有機半導體層源材料設置在該奈米碳管膜結構表面，通過該奈米碳管膜結構承載，該加熱裝置能夠向該奈米碳管膜結構輸入電磁波訊號或電訊號，使該有機半導體層源材料蒸發從而形成光吸收層，該有機半導體層源材料為該有機半導體層的材料或者用於形成該有機半導體層的前驅體，該前驅體在蒸鍍的過程中反應生成該有機半導體層。
  13. 如請求項12所述的有機薄膜電晶體的製備裝置，其中，該加熱裝置為能夠向該奈米碳管膜結構輸入電磁波訊號的電磁波訊號輸入裝置，或者能夠向該奈米碳管膜結構通入電訊號的第一電訊號輸入電極及第二電訊號輸入電極。
  14. 如請求項12所述的有機薄膜電晶體的製備裝置，其中，進一步包括一真空室，該蒸發源及有機半導體層源材料設置在該真空室中。
  15. 如請求項12所述的有機薄膜電晶體的製備裝置，其中，進一步包括一圖案化柵網，該圖案化柵網設置在該蒸發源與該基底具有第一電極的表面之間。
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