量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)是一種以納米尺度的量子點(diǎn)作為發(fā)光材料的高性能發(fā)光器件，它在顯示領(lǐng)域有著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。QLED包括量子點(diǎn)發(fā)光層和電極，為了實(shí)現(xiàn)高性能的量子點(diǎn)電致發(fā)光，通常還設(shè)置有其它輔助功能層幫助載流子高效注入到量子點(diǎn)中，它們分別是載流子注入層(電子注入、空穴注入)和傳輸層(電子傳輸、空穴傳輸)，圖1(a)所示為一個(gè)典型的QLED器件結(jié)構(gòu)，其中，I’ -7’分別為陽(yáng)極、空穴注入層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層和陰極。為了能夠利用QLED顯示各種顏色、各種形狀的圖案，紅、綠、藍(lán)三色QLED會(huì)以像素的形式被集成在制備有場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)陣列的背板上，通過(guò)FET來(lái)控制QLED。圖1(b)給出了典型的底接觸型場(chǎng)效應(yīng)晶體管示意圖(8’ -13’依次為襯底、柵極、絕緣層、半導(dǎo)體層、源極和漏極)，由于FET是一種三電極器件，通過(guò)調(diào)節(jié)源漏極之間電壓和柵極電壓的大小均能在一定程度上控制器件的性能。
[0003]盡管將QLED和FET制作在同一襯底上直接用FET驅(qū)動(dòng)QLED是目前主流的技術(shù)，但是，一方面，這種方法的制備工藝十分復(fù)雜，制作成本非常高昂；另一方面，由于傳統(tǒng)QLED中發(fā)光量子點(diǎn)的的價(jià)帶普遍非常深(-6.5一-7.0eV)，導(dǎo)致了空穴注入勢(shì)皇非常大，不利于高效QLED器件的獲得。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)將QLED和FET制作在同一襯底上直接用FET驅(qū)動(dòng)QLED導(dǎo)致的制備工藝復(fù)雜、制作成本高的問(wèn)題，以及由此獲得的QLED器件由于空穴注入勢(shì)皇大導(dǎo)致發(fā)光效率低的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括一柵極，所述柵極在一側(cè)凸出形成柵極凸臺(tái)；
[0007]設(shè)置在所述柵極上的絕緣層，且所述絕緣層不與所述柵極凸臺(tái)接觸；
[0008]設(shè)置在所述絕緣層上與所述柵極凸臺(tái)相對(duì)的一側(cè)的源極；
[0009]設(shè)置在所述絕緣層與所述源極相連的碳納米管層；
[0010]設(shè)置在所述碳納米管層上的半導(dǎo)體層，且所述半導(dǎo)體層不與所述源極接觸；
[0011]以及依次層疊設(shè)置在所述半導(dǎo)體層上的量子點(diǎn)發(fā)光層和漏極。
[0012]以及，一種量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，包括以下步驟:
[0013]提供一柵極，且所述柵極在一側(cè)凸出形成柵極凸臺(tái)；
[0014]在所述柵極上沉積絕緣層；
[0015]在所述絕緣層上與所述柵極凸臺(tái)相對(duì)的一側(cè)沉積源極；
[0016]在所述絕緣層上沉積一層與所述源極相連的碳納米管層；
[0017]在所述碳納米管層上依次沉積半導(dǎo)體層、量子點(diǎn)發(fā)光層和漏極。
[0018]本發(fā)明提供的量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，將QLED發(fā)光和有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制兩個(gè)功能集中在一個(gè)器件(量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管)上，可以通過(guò)調(diào)節(jié)柵極電壓大小來(lái)調(diào)控溝道中載流子的數(shù)目，進(jìn)而控制QLED中的電致發(fā)光。具體的，一方面，通過(guò)柵極電壓和源、漏極電壓之間的配合調(diào)控，可以使導(dǎo)電溝道內(nèi)可以產(chǎn)生大量的空穴，從而有利于克服空穴傳輸層與量子點(diǎn)發(fā)光層之間的能量勢(shì)皇，提升QLED的發(fā)光效率，延長(zhǎng)器件的使用壽命。
[0019]另一方面，本發(fā)明所述量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，電子和空穴在量子點(diǎn)發(fā)光層相遇后通過(guò)輻射復(fù)合發(fā)光，在發(fā)光的過(guò)程中，器件的發(fā)光亮度等關(guān)鍵參數(shù)既可以通過(guò)柵極電壓的大小控制，也可以由源、漏極電壓控制。從而可以更好地控制QLED中載流子的注入，提尚載流子的平衡性，進(jìn)而提尚器件的性能。
[0020]此外，本發(fā)明提供的量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，將發(fā)光和控制兩個(gè)功能集中在一個(gè)器件上簡(jiǎn)化了器件的制備流程、降低了生產(chǎn)成本，而且減少了能量的消耗，提高了能量利用率。
[0021]本發(fā)明提供的量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，將QLED發(fā)光和有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制兩個(gè)功能集中在一個(gè)器件(量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管)上，與原本分別制備QLED和有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管比較，大幅簡(jiǎn)化了器件的制備流程、降低了生產(chǎn)成本，而且減少了能量的消耗，提高了能量利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的典型的QLED器件和底接觸型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的P溝道量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的N溝道量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]結(jié)合圖2-4，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括一柵極1，所述柵極I在一側(cè)凸出形成柵極凸臺(tái)101 ;
[0028]設(shè)置在所述柵極I上的絕緣層2，且所述絕緣層2不與所述柵極凸臺(tái)101接觸；
[0029]設(shè)置在所述絕緣層2上與所述柵極凸臺(tái)101相對(duì)的一側(cè)的源極3 ;
[0030]設(shè)置在所述絕緣層2與所述源極3相連的碳納米管層4 ;
[0031]設(shè)置在所述碳納米管層4上的半導(dǎo)體層5，且所述半導(dǎo)體層5不與所述源極3接觸；
[0032]以及依次層疊設(shè)置在所述半導(dǎo)體層5上的量子點(diǎn)發(fā)光層8和漏極11，如圖2所示。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)高性能的量子點(diǎn)電致發(fā)光，作為優(yōu)選實(shí)施例，所述量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管還包括空穴注入層6、空穴傳輸層7、電子傳輸層9和電子注入層10中的至少一層。作為最佳實(shí)施例，所述量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管中同時(shí)包括空穴注入層6、空穴傳輸層7、電子傳輸層9和電子注入層10。其中所述空穴注入層6、空穴傳輸層7、電子傳輸層9和電子注入層10的設(shè)置方法為本領(lǐng)域內(nèi)常規(guī)設(shè)置方式。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體層5的材料可以選用P型半導(dǎo)體材料或N型半導(dǎo)體材料。根據(jù)所述半導(dǎo)體層5的材料選擇，可以對(duì)應(yīng)獲得P溝道量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管或N溝道量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0035]作為一個(gè)具體優(yōu)選實(shí)施例，所述P溝道量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管除了包括所述柵極1、絕緣層2、源極3、碳納米管層4、半導(dǎo)體層5、量子點(diǎn)發(fā)光層8和漏極11外，還包括空穴注入層6、空穴傳輸層7、電子傳輸層9和電子注入層10，且所述空穴注入層6、空穴傳輸層7依次層疊設(shè)置在所述半導(dǎo)體層5上，所述電子傳輸層9和電子注入層10依次層疊設(shè)置在所述量子點(diǎn)發(fā)光層8上，如圖3所示。其中，所述半導(dǎo)體層5為P型半導(dǎo)體材料層，所述源極3由陽(yáng)極材料制成，所述漏極11、所述柵極I由陰極材料制成。
[0036]優(yōu)選的所述P溝道量子點(diǎn)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，所述源極3(陽(yáng)極)接地，給所述柵極I 一個(gè)負(fù)電位，在所述柵極I和源極3電壓(正負(fù)電壓)的作用下，所述半導(dǎo)體層5會(huì)感應(yīng)