一種有機二極體器件及其製備方法
2023-06-08 17:53:51
專利名稱：一種有機二極體器件及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種有機二極體器件及其製備方法，屬於半導體技術領域。
背景技術：
隨著信息技術的不斷深入，電子產品已經進入人們生活工作的每個環節。日常生 活中，人們對低成本、柔性、低重量、便攜的電子產品的需求越來越大。傳統的基於無機半導 體材料的器件和電路很難滿足這些要求，因此可以實現這些特性的基於有機聚合物、有機 小分子等半導體材料的有機集成電路技術在這一趨勢下得到了人們越來越多的關注。提高 有機半導體器件的性能、穩定性和成品率，降低有機半導體器件的成本一直是該領域追求 的目標。在有機二極體整流器中，為了和有機材料的能級匹配，獲得高性能的器件，一般採 用高遷移率的P型半導體材料，採用金為陽極，鋁為陰極，然而昂貴的金與有機器件的低成 本目標相違背，與此同時，金屬與有機材料的界面的兼容性較差，也影響了器件的性能。
發明內容
本發明的主要目的在於，克服現有的有機二極體器件存在的缺陷，而提供一種新 型結構的有機二極體器件，所要解決的技術問題是使其性能提高同時實現低成本，從而更 加適於實用，且具有產業上的利用價值。本發明所提供的有機二極體器件，包括襯底、陽極、有機半導體層和陰極，所述陽 極和所述有機半導體層之間還設置至少一層有機自組裝層，所述有機自組裝層由金屬有機 絡合物製成；所述陽極由除金以外的陽極金屬或合金製成。其中，所述金屬有機絡合物為Cu-TCNQ、Met-TCNQ或Ag-TCNQ。所述有機半導體層由有機半導體材料製成。所述有機半導體材料為酞菁化合物、並五苯或P3HT。所述有機自組裝層的厚度為lOmiHBOOnm。本發明的另一個目的是提供一種有機二極體器件的製備方法。本發明所提供的有機二極體器件的製備方法，包括如下步驟；在襯底上製作陽極；在所述陽極上製作有機自組裝層；在所述有機自組裝層上製作有機半導體層；在所述有機半導體層上製作陰極；所述有機自組裝層由金屬有機絡合物製成；所述陽極由除金以外的陽極金屬或合 金製成。其中，所述金屬有機絡合物為Cu-TCNQ、Met-TCNQ或Ag-TCNQ。所述有機半導體層由有機半導體材料製成。所述有機半導體材料為酞菁化合物、並五苯或P3HT。所述有機自組裝層的厚度為lOmiHBOOnm。
有益效果本發明的有機二極體器件製備過程中為提高低成本金屬的功函數，使 其與有機半導體能級匹配，在金屬電極與有機半導體層之間引入一層有機自組裝層，通過 改善電極與有機材料的界面性質，形成良好的歐姆接觸，提高了二極體器件中電極向半導 體層注入載流子的效率，並且製備工藝簡單、重複性好及成本低；另外，本發明的有機二極 管器件性能高且穩定性好。
圖1是本發明實施例有機二極體器件的結構示意圖；圖2是本發明實施例有機二極體器件的製備方法流程圖。
具體實施例方式參見圖1，本發明實施例提供了 一種有機二極體器件，該有機二極體器件包括襯底1、陽極2、有機自組裝層3、有機半導體層4和陰極5。陽極2位於襯底1上，陽極和有機半 導體層之間設置至少一層有機自組裝層3，陰極5位於有機半導體層4上。襯底1由絕緣材 料製成，例如玻璃或塑料等。陽極2由除金以外的成本低的金屬或合金製成，例如銅、銀、鋅 或矽鐵陽極。有機自組裝層3由金屬有機絡合物製成，其厚度可以為lOnnHBOOnm，金屬有機 絡合物可以為Cu-TCNQ、Met-TCNQ或Ag-TCNQ。有機半導體層4由有機半導體材料製成，有 機半導體材料可以為酞菁化合物、並五苯或P3HT等。陰極5由可作為陰極的金屬或合金制 成，例如鋁。參見圖2，本發明實施例還提供了一種有機二極體器件的製備方法，包括以下步 驟步驟101 選擇絕緣襯底1，在絕緣襯底1表面沉積生長低成本金屬或合金，製成陽 極2，例如銅、銀、鋅或矽鐵陽極；製成陽極2的方法可以採用本領域技術人員常用的技術手 段，例如金屬蒸發或磁控濺射。陽極的厚度為常規有機二極體中陽極的厚度，例如50nm。步驟102 在陽極2上沉積金屬有機絡合物，如Cu-TCNQ、Met-TCNQ或Ag-TCNQ，制 成IOnnHBOOnm厚的有機自組裝層3 ；製作有機自組裝層3的方法可以採用本領域技術人員 常用的技術手段，例如化學氣相或液相沉積法。步驟103 在有機自組裝層3上沉積有機半導體材料，例如聚酞菁類材料、並五苯 或P3HT等，製成有機半導體層4 ；有機半導體層4的厚度為常規有機二極體中的有機半導 體層的厚度，如IOOnm ；製作有機半導體層4的方法可以採用本領域技術人員常用的技術手 段，例如化學氣相或液相沉積法。步驟104 在有機半導體層4上沉積生長可作為陰極的金屬或合金，例如鋁，製成 陰極5，製作陰極5的方法可以採用本領域技術人員常用的技術手段，例如金屬蒸發或磁控 濺射。陰極5的厚度為常規有機二極體中的陰極的厚度，例如50nm。在實際應用中，按照上述方法獲得了一種有機二極體器件，其陽極由Cu製成，厚 度為50nm ；有機自組裝層由Cu-TCNQ製成，厚度為IOnm ；有機半導體層由並五苯製成，厚度 為IOOnm ；陰極由鋁製成，厚度為50nm。該有機二極體器件在5V的工作電壓下整流比可以 達到2X106，比金陽極的有機二極體器件的整流比高兩個數量級，同時整流頻率可以達到 13.56MHz。
在實際應用中，按照上述方法獲得了另外一種有機二極體器件，其陽極由Cu制 成，厚度為50nm ；有機自組裝層由Cu-TCNQ製成，厚度為300nm ；有機半導體層由並五苯制 成，厚度為IOOnm ；陰極由鋁製成，厚度為50nm。該有機二極體器件在5V的工作電壓下整流 比可以達到5X105，比金陽極的有機二極體器件的整流比高一個數量級，同時整流頻率可 以達到13. 56MHz ο 本發明的有機二極體器件製備過程中為提高低成本金屬的功函數，使其與有機半 導體能級匹配，在金屬電極與有機半導體層之間引入一層有機自組裝層，通過改善電極與 有機材料的界面性質，形成良好的歐姆接觸，提高了二極體器件中電極向半導體層注入載 流子的效率，並且製備工藝簡單、重複性好及成本低；另外，本發明的有機二極體器件性能 高且穩定性好。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖 然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人 員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質 對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種有機二極體器件，包括襯底、陽極、有機半導體層和陰極，其特徵在於所述陽 極和所述有機半導體層之間還設置至少一層有機自組裝層，所述有機自組裝層由金屬有機 絡合物製成；所述陽極由除金以外的陽極金屬或合金製成。
2.根據權利要求1所述的有機二極體器件，其特徵在於所述金屬有機絡合物為 Cu-TCNQ, Met-TCNQ 或 Ag-TCNQ0
3.根據權利要求1或2所述的有機二極體器件，其特徵在於所述有機半導體層由有 機半導體材料製成。
4.根據權利要求3所述的有機二極體器件，其特徵在於所述有機半導體材料為酞菁 化合物、並五苯或P3HT。
5.根據權利要求4所述的有機二極體器件，其特徵在於所述有機自組裝層的厚度為 10nm-300nmo
6.一種有機二極體器件的製備方法，其特徵在於，所述方法包括 在襯底上製作陽極；在所述陽極上製作有機自組裝層； 在所述有機自組裝層上製作有機半導體層； 在所述有機半導體層上製作陰極；所述有機自組裝層由金屬有機絡合物製成；所述陽極由除金以外的陽極金屬或合金製成。
7.根據權利要求6所述的有機二極體器件的製備方法，其特徵在於所述金屬有機絡 合物為 Cu-TCNQ、Met-TCNQ 或 Ag-TCNQ。
8.根據權利要求6或7所述的有機二極體器件的製備方法，其特徵在於所述有機半 導體層由有機半導體材料製成。
9.根據權利要求8所述的有機二極體器件的製備方法，其特徵在於所述有機半導體 材料為酞菁化合物、並五苯或P3HT。
10.根據權利要求9所述的有機二極體器件的製備方法，其特徵在於所述有機自組裝 層的厚度為10nm-300nm。
全文摘要
本發明公開了一種有機二極體器件及其製備方法，屬於半導體技術領域。所述有機二極體器件，包括襯底、陽極、有機半導體層和陰極，陽極和有機半導體層之間還設置至少一層有機自組裝層，有機自組裝層由金屬有機絡合物製成；陽極由除金以外的陽極金屬或合金製成。所述方法包括在襯底上製作陽極；在所述陽極上製作有機自組裝層；在所述有機自組裝層上製作有機半導體層；在所述有機半導體層上製作陰極；所述有機自組裝層由金屬有機絡合物製成；所述陽極由除金以外的陽極金屬或合金製成。本發明的有機二極體器件性能高、穩定性好及成本低，並且製備工藝簡單，重複性好。
文檔編號H01L51/30GK102074653SQ20091031000
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月19日 優先權日2009年11月19日
發明者劉興華, 劉明, 商立偉, 姬濯宇, 王宏 申請人:中國科學院微電子研究所