專利名稱：雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管和生產(chǎn)雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括第一和第二電介質(zhì)層、第一和第二柵電極以及由至少一個(gè)源電極、至少一個(gè)漏電極和至少一個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的組件，其中源電極和漏電極與半導(dǎo)體接觸，組件位于第一電介質(zhì)層和第二電介質(zhì)層之間，第一電介質(zhì)層位于第一柵電極和組件第一側(cè)之間，第二電介質(zhì)層位于第二柵電極和組件第二側(cè)之間。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)US 2004/0029310A1公開了一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)，包括上下絕緣體層、兩個(gè)柵電極以及由源電極、漏電極和有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的組件，其中源電極和漏電極與半導(dǎo)體接觸。所述組件位于所述上下絕緣層之間，所述上絕緣層位于第一柵電極和組件之間， 第二電介質(zhì)層位于第二柵電極和組件之間。有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管在源電極和漏電極之間實(shí)現(xiàn)了多個(gè)獨(dú)立的電流溝道，電流溝道的長(zhǎng)度小于一微米(< 1 μ m)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于通過調(diào)節(jié)施加到第一柵電極和/或第二柵電極的偏壓可調(diào)節(jié)特性曲線。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，所述有機(jī)半導(dǎo)體為有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體，其在所述組件的第一側(cè)實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)電子注入?yún)^(qū)域并在第二側(cè)實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)空穴注入?yún)^(qū)域。這種場(chǎng)效應(yīng)晶體管為有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體之內(nèi)的相反電荷極性的載荷子(電子和空穴)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)載荷子溝道，用于雙極性電輸運(yùn)。溝道，即電子輸運(yùn)溝道(η溝道)和空穴輸運(yùn)溝道(ρ溝道)從源電極延伸到漏電極。載荷子溝道優(yōu)選是橫向分層的載荷子溝道。在組件的第一側(cè)和第二側(cè)之間形成ρη結(jié)。雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管適于產(chǎn)生垂直于載荷子溝道的額外電流分量，所述電流分量取決于施加到柵電極的電壓。由于相反電荷極性的載荷子(再次)結(jié)合，產(chǎn)生該電流分量?？梢酝ㄟ^柵電極中的至少一個(gè)的偏壓控制額外電流分量的幅度。該場(chǎng)效應(yīng)晶體管適于在不同應(yīng)用中使用，例如傳感器系統(tǒng)、存儲(chǔ)裝置和光發(fā)射裝置。有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體優(yōu)選是具有棒狀液晶結(jié)構(gòu)的有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體。棒狀液晶由細(xì)長(zhǎng)，基本棒形的有機(jī)分子構(gòu)成。柵電極優(yōu)選包括體材料和/或電極層的電極板。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體是有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜。此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜包括適于實(shí)現(xiàn)電子溝道的第一分層區(qū)域以及用于實(shí)現(xiàn)空穴溝道的第二分層區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜包括適于實(shí)現(xiàn)電子溝道的第一層和用于實(shí)現(xiàn)空穴溝道的第二層。包括第一層和第二層的有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜為有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體雙層。有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜的總厚度優(yōu)選小于20nm，更優(yōu)選小于lOnm。半導(dǎo)體膜的厚度與電子注入?yún)^(qū)域和/或空穴注入?yún)^(qū)域的厚度在相同范圍中。此外，根據(jù)本發(fā)明的更優(yōu)選實(shí)施例，有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜被形成為有機(jī)半導(dǎo)體單層或包括有機(jī)半導(dǎo)體單層。有機(jī)半導(dǎo)體單層優(yōu)選為有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體單層。包括有機(jī)傳導(dǎo)半導(dǎo)體單層的場(chǎng)效應(yīng)晶體管優(yōu)選是包括用于雙極性傳導(dǎo)的自組裝單層(SAM)的 SAMFET (自組裝單層場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。有機(jī)半導(dǎo)體單層是自發(fā)形成于襯底上的自組裝單層(SAM)。所述襯底優(yōu)選是柵電極之一和對(duì)應(yīng)電介質(zhì)層的集合體。三-氯硅烷或三-烷氧基硅烷被用作SAM的結(jié)合團(tuán)。通過在水解襯底表面上與羥基進(jìn)行縮合反應(yīng)形成SAM。為了避免缺陷，單功能結(jié)合團(tuán)是至關(guān)重要的。在自縮合作用時(shí)形成的二聚物不會(huì)干擾襯底(柵極電介質(zhì))上的自組裝單層。半導(dǎo)體分子的核心是由α-取代五噻吩構(gòu)成的噻吩核心?？梢詫AM模型化為具有兩個(gè)不同電子密度的雙(子)層。底部子層對(duì)應(yīng)于脂肪鏈，頂部子層對(duì)應(yīng)于單層的噻吩核心。兩個(gè)子層的厚度匹配成1.56nm (脂肪鏈)和2.06nm (噻吩核心)。這一單層的厚度因此為3-4nm。 分子的橫向次序是由自組裝單原子層中分子之間的分子間η-η耦合導(dǎo)致的。通常，源電極和/或漏電極是由同樣的金屬或具有不同逸出功的不同金屬制成的金屬電極。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，源電極和/或漏電極為金電極，優(yōu)選為金電極層。使用常規(guī)光刻方法制造金源電極和/或金漏電極。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，第一電介質(zhì)層和/或第二電介質(zhì)層為有機(jī)鐵電層。因此，雙柵極SAMFET作為非易失性存儲(chǔ)器而工作。優(yōu)選地，場(chǎng)效應(yīng)晶體管還包括至少一個(gè)透射窗口，使得能夠從有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體向晶體管外部區(qū)域發(fā)射光。由于有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體之內(nèi)電子和空穴復(fù)合導(dǎo)致的輻射或光可以通過這個(gè)窗口離開晶體管。本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種包括至少一個(gè)上述雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管的光發(fā)射裝置，尤其是激光裝置。雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管的有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體為有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜，其在組件的第一側(cè)實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)電子注入?yún)^(qū)域，在第二側(cè)實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)空穴注入?yún)^(qū)域，其中所述有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜的厚度處于累積層的厚度量級(jí)上，優(yōu)選小于lOnm。 具體而言，有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體層是有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體單層，優(yōu)選是實(shí)現(xiàn)雙極性傳導(dǎo)的SAM。為了獲得橫向電荷遷移，單層是高度有序的并盡可能地類似于單晶。這樣的裝置是自組裝單層場(chǎng)效應(yīng)晶體管(SAMFET)，其中雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體為自發(fā)形成于柵極電介質(zhì)上的單層。光發(fā)射裝置優(yōu)選是還包括用于產(chǎn)生受激發(fā)射的激光腔的激光裝置(激光受激輻射發(fā)射的光放大)。本發(fā)明的另一方面是包括至少一個(gè)上述雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管的傳感器系統(tǒng)。第二電介質(zhì)層的外部外表面包括能夠結(jié)合到被分析物的受體分子，優(yōu)選從包括陰離子受體、陽離子受體、芳烴受體、碳水化合物受體、脂類受體、類固醇受體、肽受體、核甘酸受體、RNA受體和/或DNA受體的組中選擇。受體分子可以通過共價(jià)鍵、離子鍵或非共價(jià)鍵，例如范德瓦耳斯相互作用結(jié)合到第二電介質(zhì)層的表面。通過上述受體分子結(jié)合的被分析物表示醫(yī)療應(yīng)用的感興趣目標(biāo)。知道這些被分析物的存在或濃度給疾病的形成或發(fā)生提供了寶貴的認(rèn)識(shí)。陰離子和陽離子不限于簡(jiǎn)單的類別，例如堿、堿土、鹵化物、硫酸鹽和磷酸鹽，而且擴(kuò)展到像細(xì)胞中的代謝過程期間形成的氨基酸或羧酸那樣的物質(zhì)。如果懷疑有例如像多環(huán)芳烴(PAH)的致癌芳烴，可以采用芳烴受體?？梢栽谥委熖悄虿∧菢拥念I(lǐng)域中使用碳水化合物受體。如果要研究與脂肪過多相關(guān)的代謝疾病，可以應(yīng)用脂類受體。對(duì)類固醇激素敏感的類固醇受體可用于各種指示領(lǐng)域，包括妊娠試驗(yàn)和商業(yè)體育中的興奮劑檢查。檢測(cè)縮氨酸、核苷酸、RNA和DNA對(duì)于研究和治療遺傳性疾病和癌癥而言是重要的。在被分析物結(jié)合到受體分子時(shí)，可以觀測(cè)到受體分子偶極矩的變化。這又導(dǎo)致控制源電極和漏電極之間電流的電場(chǎng)的變化。因此，可以觀測(cè)到信號(hào)并與被分析物相關(guān)。盡管這種特性最容易與帶電被分析物相關(guān)聯(lián)，但在諸如生理水溶液的周圍極性介質(zhì)中檢測(cè)不帶電被分析物也是可能的。在中性被分析物結(jié)合到受體分子時(shí)，從受體分子或表面替換了水分子。這導(dǎo)致受體分子或電介質(zhì)的介電常數(shù)的變化。本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種包括至少一個(gè)上述雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管的存儲(chǔ)裝置。 根據(jù)所用材料的選擇和幾何結(jié)構(gòu)，可以直接將場(chǎng)效應(yīng)晶體管用作存儲(chǔ)器。在優(yōu)選實(shí)施例中， 將場(chǎng)效應(yīng)晶體管的至少一個(gè)電介質(zhì)層選作有機(jī)鐵電物質(zhì)。雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為非易失性存儲(chǔ)器而工作。本發(fā)明的又一方面是一種生產(chǎn)雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，所述方法包括以下步驟-向柵電極的表面施加電介質(zhì)層；-利用至少一個(gè)光刻掩模向電介質(zhì)層施加源電極和漏電極；-激活至少所述源電極和所述漏電極之間的有源區(qū)中的電介質(zhì)層；-利用半導(dǎo)體分子溶液潤(rùn)濕電介質(zhì)層、柵電極、源電極和漏電極的集合體以在所述有源區(qū)中形成自組裝半導(dǎo)體單層；-向所述自組裝半導(dǎo)體單層施加另一電介質(zhì)層；以及-向另一電介質(zhì)層施加另一柵電極。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，自組裝半導(dǎo)體單層是自組裝雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體單層。優(yōu)選利用熱生長(zhǎng)/蒸鍍或?yàn)R射執(zhí)行電介質(zhì)層、源電極、漏電極和/或柵電極的施加。電介質(zhì)層中的至少一個(gè)優(yōu)選為熱生長(zhǎng)于柵電極上的SiO2層。所述柵電極優(yōu)選是摻雜的Si單晶(晶片)。源電極和/或漏電極為金電極，尤其是金層(金接觸層)。優(yōu)選通過氧等離子體處理，繼之以酸水解來激活所述有源區(qū)中的電介質(zhì)層的表面。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，通過將襯底浸入半導(dǎo)體分子的干甲苯溶液中實(shí)現(xiàn)集合體的潤(rùn)濕。在形成自組裝半導(dǎo)體單層之后，徹底漂洗并干燥襯底。對(duì)于形成為基于噻吩的有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體單層的膜，優(yōu)選將另一電介質(zhì)層構(gòu)建為聚異丁基單丙烯酸酯(PIBMA)薄膜，其中薄膜的厚度優(yōu)選介于300nm和600nm之間。對(duì)于包括有機(jī)傳導(dǎo)半導(dǎo)體單層和第二薄層(尤其是薄二萘嵌苯層)(所述薄層覆蓋有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體單層)的膜，使用正交溶劑形成另一電介質(zhì)。在這種情況下，像FC40的氟化溶劑是適當(dāng)?shù)摹?br>

參考下文描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將顯而易見并得到闡述。在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管的示意器件幾何結(jié)構(gòu)的垂直截面6
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的自組裝半導(dǎo)體單層(SAM)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和自組裝半導(dǎo)體單層場(chǎng)效應(yīng)晶體管(SAMFET)的傳遞曲線；圖3示出了針對(duì)相對(duì)于施加到第一柵電極的偏壓的施加到第二柵電極的不同偏壓，雙柵極自組裝半導(dǎo)體單層場(chǎng)效應(yīng)晶體管(SAMFET)的傳遞曲線；以及圖4示出了針對(duì)相對(duì)于施加到第二柵電極的偏壓的施加到第一柵電極的不同偏壓，雙柵極自組裝半導(dǎo)體單層場(chǎng)效應(yīng)晶體管(SAMFET)的傳遞曲線。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管1，包括由源電極3、漏電極4和有機(jī)半導(dǎo)體5構(gòu)成的組件2。在組件2之內(nèi)，源電極3和漏電極4與所述半導(dǎo)體5接觸。組件 2位于第一電介質(zhì)層6和第二電介質(zhì)層7之間。第一電介質(zhì)層6位于第一柵電極9和組件 2之間，組件2的第一側(cè)(圖1中的底側(cè))8下方。第二電介質(zhì)層7位于第二柵電極11和組件2之間，組件2的第二側(cè)(圖1中的上側(cè))10上方。有機(jī)半導(dǎo)體5是形成為有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜13的有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體12，更確切地說是有機(jī)雙極性傳導(dǎo)自組裝半導(dǎo)體單層14。有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜13由被界面17分開的兩個(gè)分層區(qū)域15、16構(gòu)成。 第一分層區(qū)域15(圖1實(shí)施例中的底部區(qū)域)實(shí)現(xiàn)了組件2第一側(cè)8的電子注入?yún)^(qū)域18， 第二分層區(qū)域16(圖1實(shí)施例中的上方區(qū)域)實(shí)現(xiàn)了組件2第二側(cè)10的空穴注入?yún)^(qū)域19。 或者，底部區(qū)域是實(shí)現(xiàn)空穴注入?yún)^(qū)域19的第二分層區(qū)域16，上方區(qū)域是實(shí)現(xiàn)電子注入?yún)^(qū)域 18的第一分層區(qū)域15。在區(qū)域15，16之間，在界面17處形成pn結(jié)。優(yōu)選地，第二電介質(zhì)層7被形成為電介質(zhì)SiO2層。在這種構(gòu)造中使電荷俘獲問題最小化，空穴和電子可以移動(dòng)通過有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體12，而由電介質(zhì)層6、7導(dǎo)致的問題得到最小化。圖1中所示的場(chǎng)效應(yīng)晶體管優(yōu)選用于根據(jù)本發(fā)明的光發(fā)射裝置20中。有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體13使得能夠在底側(cè)(第一側(cè)8)注入電子，在頂側(cè)(第二側(cè)10)注入空穴。載荷子累積區(qū)的厚度處在有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜13的厚度量級(jí)。在這種情況下，施加到柵電極9、11的偏壓導(dǎo)致電子注入到組件2第一側(cè)8的電子注入?yún)^(qū)域18中，空穴注入到組件 2第二側(cè)10的空穴注入?yún)^(qū)域19中。由于有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜13的厚度低于lOnm，累積在半導(dǎo)體膜13兩側(cè)8、10的電子和空穴的波函數(shù)交疊，電子和空穴能夠彼此復(fù)合。這種復(fù)合是一種輻射復(fù)合。通過增加?xùn)烹姌O9、11之間的偏壓，可以增大注入的載荷子(電子和空穴)的密度，導(dǎo)致受激的光發(fā)射。因此，可以使用具有厚度小于IOnm的有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜13的場(chǎng)效應(yīng)晶體管1進(jìn)行光發(fā)射，甚至執(zhí)行受激輻射發(fā)射的光放大(激光)。產(chǎn)生光的先決條件是組件2兩側(cè)累積的電子和空穴的波函數(shù)交疊。這意味著有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體12的厚度應(yīng)當(dāng)大約處于累積層的厚度量級(jí)。這一層的厚度的量級(jí)為幾納米(nm)。為了獲得橫向電荷遷移，單層應(yīng)當(dāng)是高度有序的。它應(yīng)當(dāng)盡可能地類似于單晶。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管是自組裝單層場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這是一種半導(dǎo)體是自發(fā)形成于電介質(zhì)層之一上的單層的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。因此，第一步是制造功能性SAMFET。下一步是在相對(duì)側(cè)上制造第二柵極電介質(zhì)和第二柵電極，以形成雙柵極。生產(chǎn)雙柵極SAMFET的方法包括以下步驟-向柵電極9、11的表面施加電介質(zhì)SW2層；
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-利用至少一個(gè)光刻掩模向電介質(zhì)S^2層施加金源電極(層)3和金漏電極 (層)4;-通過氧等離子體處理并繼之以酸水解，至少在源電極3和漏電極4之間的有源區(qū)中激活電介質(zhì)層6、7 ；-將電介質(zhì)層6、7、柵電極9、11、源電極3和漏電極4的集合體浸入半導(dǎo)體分子的干甲苯溶液中，以在有源區(qū)中形成自組裝雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體單層；-向自組裝雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體單層14施加另一電介質(zhì)層7、6，其中優(yōu)選將所述其他電介質(zhì)層7、6構(gòu)建為聚異丁基單丙烯酸酯(PIBMA)薄膜，其中薄膜的厚度優(yōu)選介于300nm 和600nm之間，以及-向另一電介質(zhì)層施加另一柵電極11、9，優(yōu)選為金柵電極。圖2中給出了半導(dǎo)體分子的化學(xué)表達(dá)式21 (化學(xué)結(jié)構(gòu))，雙柵極SAMFET (自組裝單層場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的典型自組裝有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體單層14的傳遞曲線22、23。該圖示出了具有四十微米GO μ m)恒定溝道長(zhǎng)度和一千微米(1000 μ m)溝道寬度的SAMFET的傳遞曲線22、23 (漏極-源極電流Ids相對(duì)于施加到第一柵電極9的柵極電壓Vgl)。第一條傳遞曲線22表示使用-2伏(-2V)漏極偏壓的傳遞特性，第二條傳遞曲線23表示使用-20伏 (-20V)漏極偏壓的傳遞特性。圖2左側(cè)的第一插圖示出了雙極性傳導(dǎo)自組裝單層形成的一種有機(jī)分子的化學(xué)表達(dá)式21。底部是脂肪鏈M，頂部是噻吩核心元素25。具有其脂肪鏈M和噻吩核心元素 25的多個(gè)平行取向分子形成雙極性傳導(dǎo)自組裝單層14(棒狀液晶)。右側(cè)的第二插圖示出了曲線沈，表示作為源電極3和漏電極4之間0到40微米 (0-40 μ m)區(qū)域中溝道長(zhǎng)度的函數(shù)的載荷子(電子和空穴)的線性遷移率。圖3示出了針對(duì)相對(duì)于施加到第一柵電極9的偏壓的施加到第二柵電極11的不同偏壓，雙柵極自組裝半導(dǎo)體單層場(chǎng)效應(yīng)晶體管(SAMFET)的傳遞曲線(掃略雙柵極SAMFET 的底柵極)。從左至右，從20到-20V，以IOV(伏)步長(zhǎng)固定施加到第二柵電極11的偏壓。圖4示出了針對(duì)相對(duì)于施加到第二柵電極11的偏壓的施加到第一柵電極9的不同偏壓，雙柵極自組裝半導(dǎo)體單層場(chǎng)效應(yīng)晶體管(SAMFET)的傳遞曲線(掃略雙柵極SAMFET 的頂柵極)。從左至右，從20到-20V，以IOV步長(zhǎng)固定施加到第一柵電極9的偏壓。圖3和圖4支持如下事實(shí)可以由兩個(gè)柵極獨(dú)立調(diào)節(jié)空穴和電子的輸運(yùn)。因此可以調(diào)諧針對(duì)兩個(gè)溝道，即空穴溝道和電子溝道的電流-電壓(I-V)特性。這對(duì)于獲得最大的電荷復(fù)合是理想的。為了獲得發(fā)射，甚至是放大的受激發(fā)射，這是重要的。盡管已經(jīng)在附圖和上述說明中詳細(xì)示出和描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)將這樣的圖示和說明看作是示范性或示例性的，而不是限定性的；本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。通過研究附圖、說明書和所附權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在實(shí)踐所要求保護(hù)的本發(fā)明的過程當(dāng)中理解并實(shí)施針對(duì)所公開的實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，不定冠詞“一”不排除多個(gè)。在互不相同的從屬權(quán)利要求中陳述某些措施不表示不能有利地采用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被視為具有限制范圍的作用。
權(quán)利要求
1 一種雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)，包括第一和第二電介質(zhì)層(6，7)、第一和第二柵電極 (9,11)以及由至少一個(gè)源電極(3)，至少一個(gè)漏電極(4)和至少一個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體(5)構(gòu)成的組件O)，其中-所述源電極⑶和所述漏電極⑷與所述半導(dǎo)體(5)接觸，-所述組件( 位于所述第一電介質(zhì)層(6)和所述第二電介質(zhì)層(7)之間，-所述第一電介質(zhì)層(6)位于所述第一柵電極(9)和所述組件( 的第一側(cè)(8)之間，并且-所述第二電介質(zhì)層(7)位于所述第二柵電極(11)和所述組件O)的第二側(cè)(10)之間，其特征在于所述有機(jī)半導(dǎo)體( 是有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體(12)，其在所述組件O)的第一側(cè)(8)實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)電子注入?yún)^(qū)域(18)并在所述組件(2)的第二側(cè)(19)實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)空穴注入?yún)^(qū)域(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)，其中所述有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體(12)為有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)，其中所述有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜 (13)包括適于實(shí)現(xiàn)電子溝道的第一分層區(qū)域(15)以及用于實(shí)現(xiàn)空穴溝道的第二分層區(qū)域 (16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)，其中所述有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜(13) 包括適于實(shí)現(xiàn)電子溝道的第一層以及用于實(shí)現(xiàn)空穴溝道的第二層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)，其中所述有機(jī)半導(dǎo)體膜(1 的厚度低于 20nm，優(yōu)選低于10nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)，其中所述有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體膜(13) 是有機(jī)半導(dǎo)體單層或者包括有機(jī)半導(dǎo)體單層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)，其中所述有機(jī)半導(dǎo)體單層是自組裝半導(dǎo)體單層(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)，其中所述第一電介質(zhì)層(6)和/或所述第二電介質(zhì)層(7)是有機(jī)鐵電層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)，其中所述晶體管(1)還包括至少一個(gè)透射窗口，該透射窗口使得能夠從所述雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體(1 發(fā)射光。
10.一種光發(fā)射裝置(20)，尤其是激光裝置，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到9中的任一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)。
11.一種傳感器系統(tǒng)，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管⑴。
12.—種存儲(chǔ)裝置，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管⑴。
13.—種生產(chǎn)雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)的方法，包括如下步驟 -向柵電極(9,11)的表面施加電介質(zhì)層(6，7)；-利用至少一個(gè)光刻掩模向所述電介質(zhì)層(6，7)施加源電極C3)和漏電極； -激活至少所述源電極⑶和所述漏電極⑷之間的有源區(qū)中的電介質(zhì)層(6，7)；-利用半導(dǎo)體分子溶液潤(rùn)濕電介質(zhì)層(6，7)、柵電極(9，11)、源電極(3)和漏電極⑷ 的集合體，以在所述有源區(qū)中形成自組裝半導(dǎo)體單層(14)；-向所述自組裝半導(dǎo)體單層(14)施加另一電介質(zhì)層(7，6)；以及 -向所述另一電介質(zhì)層(7，6)施加另一柵電極(11，9)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中優(yōu)選通過氧等離子體處理、繼之以酸水解來激活所述有源區(qū)中的電介質(zhì)層(6，7)的表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其中通過將所述集合體浸入所述半導(dǎo)體分子溶液中進(jìn)行對(duì)所述集合體的潤(rùn)濕。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1)，包括第一和第二電介質(zhì)層(6，7)、第一和第二柵電極(9，11)以及由至少一個(gè)源電極(3)、至少一個(gè)漏電極(4)和至少一個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體(5)構(gòu)成的組件(2)，其中所述源電極(3)和所述漏電極(4)與所述半導(dǎo)體(5)接觸，所述組件(2)位于所述第一電介質(zhì)層(6)和所述第二電介質(zhì)層(7)之間，所述第一電介質(zhì)層(6)位于所述第一柵電極(9)和所述組件(2)的第一側(cè)(8)之間，并且所述第二電介質(zhì)層(7)位于所述第二柵電極(11)和所述組件(2)的第二側(cè)(10)之間，其中所述有機(jī)半導(dǎo)體(5)為有機(jī)雙極性傳導(dǎo)半導(dǎo)體(12)，其在所述組件(2)的第一側(cè)(8)實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)電子注入?yún)^(qū)域(18)并在所述組件(2)的第二側(cè)(19)實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)空穴注入?yún)^(qū)域(18)。本發(fā)明還包括具有至少一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的對(duì)應(yīng)的光發(fā)射裝置、對(duì)應(yīng)的傳感器系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)裝置以及生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的雙柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法。
文檔編號(hào)H01L51/05GK102203974SQ200980143216
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者D·M·德里兀, G·T·霍夫特, P·A·范哈爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司