突破。该研究小组利用酞菁铜作为有机半导体材料，研究了以P( MMA-co-GMA)共聚材料作为绝缘层材料制成的晶体管迁移率、开-关电流比、阈值电压分别为(1. 22×10-2、7×103、一8V)。性能明显优于仅使用PMMA作为绝缘层材料的晶体管( 5.89×10－3、2 ×103、－15 V)。这些性能的提高是因前者增强了酞菁铜表面的结晶度所致。常见的有机绝缘体材料如图7所示。
图7典型有机绝缘体材料分子结构
4 OFET的制备技术
有机半导体材料的选取对于有机场效应晶体管的性能影响固然至关重要，但是器件特性以及性能的好坏在很大程度上也取决于有机薄膜的结构与表面形态。高度有序的有机共扼分子的π键在源漏电极方向上得以最大的重叠，以而提高载流子传输效率，从而使器件具有较好的性能。有机薄膜的制备方法通常有真空技术、溶液处理成膜技术、单晶技术等几种。通常按照原材料的化学结构和性能来选取合适的方法。 4.1真空镀膜
真空镀膜方法是目前使用最为普遍的方法之一。这种技术的优点是通过控制蒸镀速率来控制膜的纯度和厚度，并实现膜的高度有序。真空技术通常包括物理
气相沉积(PVD )、化学气相沉积( CVD)、脉冲激光沉积(PLD)、离子溅射四种方法。其中最重要且使用最多的方法是PVD技术。它是液体或固体物质受热蒸发或升华转化为气体后在沉积在基底表面形成薄膜的方法。许多有机小分子如并五苯很难找到合适的溶剂将其溶解，很难用溶液加工成膜，真空技术就可以用来成膜。利用并五苯作为有机材料制成的沟道长度为1 μm的顶接触OFET在300 k和5. 8 k的场迁移率分别为1. 11cm2 / ( V?s)和0. 34 cm2 / ( V?s)。开关电流比分别为107和105，这说明场迁移率也受温度的影响。但是真空蒸镀技术仪器设备复杂，成本较高，不适合大面积的工业化生产。 4. 2溶液处理成膜
溶液处理成膜技术被认为是制备OFET最具有发展潜力的技术。它适用于可溶性的有机半导体材料，结合大面积印刷技术可以大大地降低成本。常用的溶液处理成膜技术主要包括电化学沉积技术、甩膜技术、铸膜技术、预聚物转化技术、L-B膜技术、分子自组装技术、印刷技术等。前4种技术成膜的有序性较差，我们这里主要介绍目前在OFET制备中最具有发展前景的，成膜有序性较好的后3种技术。
4. 2. 1 Langmuir-Blodgett (L-B)膜技术
具有表面活性的两亲分子溶于易挥发的溶剂中形成的溶液可以通过在水面上铺展，而在空气/水界面形成不溶于水的铺展膜，通过控制表面压力将这层膜转移到固体基底上，从而制备单层L-B膜，进行多次转移，就可以制备多层膜。它是一种可以在分子水平上精确控制薄膜厚度的成膜技术。
2009年初我国山东大学和济南大学共同发表了一篇以酞菁染料铺的络合物为原料，使用L-B成膜技术设计制成的有机场效应晶体管的文章。参见图8，以亲水的冠醚(a)置于底部，疏水的辛基(b)置于顶部，金属铺位于中间，制成的三明治结构图8 (c) 。
图8亲水的酞蓄染料冠醚衍生物(a)，疏水的酞蓄染料辛基衍生物(b)及 (a) (b)组
成的三明治结构(c)
利用L-B膜技术分别制成的以(HMDS)处理过的SiO2 /Si为基底和以(OTS)处理过SiO2 /Si为基底的顶结构有机场效应晶体管。图9是它们的原子力显微技术图像(AFM)。
图9以SiO2/Si为基底的AFM图像(a)，以HMDS处理过的SiO2/Si为基底的AFM
图像(b)，以OTS处理过的SiO2/Si为基底的AFM图像(c)
他们对比讨论了两种不同基底OFET性能的差别，可以看出图9(c)以
octadecyltrichlorlsilane ( OTS)处理过SiO2 /Si基底更有利于薄膜形态的有序性，因此显示了更好的性能。该结构空穴迁移率为0. 33 cm2 / ( V?s )，开关电流比为7.91×105。但由于L-B膜技术在材料设计上要求材料具有两亲性，使得对材料的选取和适用上受到了一定的限制。 4. 2. 2分子自组装技术
自组装分子(SAMs)是分子与分子在一定条件下，通过分子与分子间或分子中某一片段与另一片段之间的分子识别，依靠分子间的相互作用力，自发连接成结构稳定的、具有特定排列顺序的分子聚集体的过程。分子间相互作用力为分子的自组装提供必需的能量。自组装成膜技术较L-B成膜技术具有操作更简单、膜的热力学性质好、对基质没有特殊限制，且成膜材料广泛、膜稳定等优点，因而它是一种更具广阔应用前景的成膜技术。有机薄膜分子的有序程度受接触面相互作用的影响。使用分子自组装技术可以对界面进行修饰，从而提高分子排列的有序性进而提高器件性能。2008年日本的Hayaka-wa小组使用OTS自组装分子对SiO2界面进行修饰，与没经修饰的OFET进行详细对比，结果发现经OTS-SAM修饰的界面薄膜生长高度有序。其原子力显微镜图像对比如图10所示。晶体管性能也有很大的提高。然而分子自组装技术还会受到多种因素的影响，如成膜厚度、基片表面性质、溶液性质等。而构筑多层膜时分子自组装技术也不如L-B膜高度有序。
图10 AFM 图像(15×15μm2) [(a)－(c)] SiO2表面，[(d)－(f)] OTS表面 4. 2. 3印刷成膜技术
寻找简单、低成本、可大面积生产的印刷成膜技术将是未来非常有挑战性且有意
义的工作。印刷技术主要有喷墨打印、微接触打印两种。碳纳米管能够适合室温的喷墨打印生产因而作为制备碳纳米管晶体管的材料而被研究。利用超纯的高密度的碳纳米管作为载流子传输层，离子凝胶作为绝缘层，PEDOT作为栅极材料，全部利用喷墨打印技术，在室温下以聚酰亚胺为衬底材料制成顶栅结构的薄膜晶体管。整个过程没有进行任何表面预处理工作，最后晶体管展示出很高的工作频率(大于5GHZ)开关电流比也超过100。这种能适应全室温全柔性的技术有希望应用于有机电子电路中。接触打印技术是将待成膜的有机半导体或绝缘体材料的溶液蘸在已设计的固定图案印章上，然后在衬底上生长出特定图案薄膜。由于要使用固定图案，对柔性基底的适应性就不好。并且打印多层结构时的精确性不好。 4. 3单晶技术
传统方法制备的OFET半导体层一般都是多晶薄膜，而多晶薄膜的晶界有许多缺陷，造成费米能级钉扎，产生电荷势垒，降低载流子迁移率，影响OF-ET器件性能。而单晶技术因具有以下优点而成为近两年研究的热点：(1)高能量带电粒子，固有的等离子体沉积技术，决定了有机半导体表面光滑且高度有序；(2)整个过程可以在常温下进行；(3)不需要高真空要求，适合低成本技术生产；(4)沉积过程速度快；(5)有机半导体单晶与多晶薄膜相比，晶界和缺陷都很少。因此有机单晶晶体可以避免一些多晶甚至非晶有机半导体薄膜中的缺陷、晶界等因素的干扰而获得有机半导体材料的本征性质。其载流子迁移率通常比多晶薄膜要高。有机单晶酞菁铁、酞菁铜、红荧烯都显示了双极性特性。Podzorov等人利用红荧烯单晶制备的有机单晶晶体管的场效应载流子迁移率高达8cm2/(V·S)。使用溶液法很难制备高纯度、低缺陷的单晶薄膜。一般单晶薄膜可以通过电化学沉积、扩散沉积、气相沉积等方法来制备。其中又以气相法最为常用。离子液体具有可在室温下工作、化学稳定性不断提高、防水、无毒、不挥发等特性，利用它的离子迅速扩散性能，可以制备出高性能的有机单晶晶体管。已有报道有机单晶半导体被应用于低成本微电极电路中，比如矩阵显T传感等领域。日本电力中央研究所与大阪大学联手开发出了采用离子液体的高性能有机单晶晶体管，基本结构见图11。