一种将OLED和光晶体管集成装置和电子束刻蚀方法

本发明涉及有机电子领域，具体涉及了一种将oled和光晶体管集成装置和电子束刻蚀方法。

背景技术：

1、有机发光二极管，organic light-emitting diode，简称oled，oled是一种由多层有机薄膜结构组成、通电发光的电流型器件。它作为第三代显示技术，凭借自发光、高亮度、可视角度大、可柔性化等优点被广泛应用在显示领域。因此，oled需要与其他类型和功能的器件紧密结合集成，以获取性能更优、功能更多、更集成、体积更小的复合器件。

2、光晶体管有双极性晶体管和场效应晶体管两类，是一种有三个电极、电流受外部光照控制的光电器件。它可根据外部光照强度控制电流大小，使其处于不同工作状态。以场效应晶体管为例，在无光照射时，处于截止状态，无电信号输出；当光照射栅极时，在这类器件的有源区内被吸收，产生光生载流子，通过内部电放大机构，使得光信号转化为电信号，产生光电流增益。光晶体管三端工作，容易实现电控或电同步。

3、现有技术中，申请号为“201510889775.3”，名称为“一种液晶显示装置及其阵列基板、阵列基板的制作方法”的中国专利申请，通过将oled集成制作在阵列基板上，但该装置功能较为单一，只具有显示功能，不具有其他诸如感光等传感其他信号的功能。申请号为“202110446853.8”，名称为“一种显示面板、制备显示面板的方法和显示装置”的中国专利申请，该发明将平面型光电探测二极管与oled集成在显示面板中，但该装置并未考虑到更复杂、多一个电极的光晶极管与oled集成时，光晶体管的电极不好设置的问题。期刊advanced optical materials的第7期，第8卷，第2200043页的论文，发表了一种将量子点发光二极管和光晶体管集成，把感光和发光两种功能集成在一起，但该装置是由量子点发光二极管而不是oled构成，且不同功能层的数量较多，结构复杂，因引入量子点，需多次旋涂，导致工艺流程繁琐，良率较低，不利于实现工业生产。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提出了一种将oled和光晶体管集成的电子束刻蚀方法，提供了一种将oled和光晶体管集成装置，解决了oled功能单一、光晶体管与oled集成时，光晶体管的电极不好设置以及结构复杂的问题。

2、技术方案：本发明提出一种将oled和光晶体管集成装置，包括oled和光晶体管，所述oled包括基片、位于所述基片上方的反射阴极、位于所述反射阴极上方的发光层兼电子传输层、位于所述发光层兼电子传输层上方的空穴传输层、位于所述空穴传输层上方的半透明阳极、位于所述半透明阳极上方的电子束光刻胶；所述光晶体管包括位于所述半透明阳极一侧上方的漏极、位于所述电子束光刻胶一侧的源极、位于所述电子束光刻胶上方的导电沟道、位于所述导电沟道上方的栅极绝缘层、位于所述栅极绝缘层上方的栅极；所述导电沟道位于所述源极和漏极之间，所述源极位于远离漏极一侧的电子束光刻胶上。

3、优选地，所述栅极、源极和漏极材料为au，所述栅极绝缘层材料为二氧化硅，所述导电沟道材料为石墨烯。

4、优选地，所述栅极au厚度为30nm～80nm，所述栅极绝缘层二氧化硅厚度为200nm～300nm，所述源极au厚度为30nm～80nm，所述漏极au厚度为150nm～180nm，所述导电沟道的石墨烯为1～5层石墨烯原子，厚度为0.3nm～1.6nm。

5、优选地，所述电子束光刻胶材料为聚甲基丙烯酸甲酯，所述电子束光刻胶厚度为120nm～160nm；所述半透明阳极为ag/moox复合半透明阳极，所述ag/moox厚度为30nm～80nm/5nm～10nm；所述空穴传输层材料为npb，所述npb厚度为30nm～60nm；所述发光层兼电子传输层材料为alq3，所述alq3厚度为30nm～60nm；所述反射阴极为ag/al合金；所述ag、al金属按质量比例75-80％:25-20％混合。

6、一种将oled和光晶体管集成装置的电子束刻蚀方法，包括以下步骤：

7、(1)清洗基片；

8、(2)制作倒置结构的oled；

9、(3)旋涂电子束光刻胶连接层；

10、(4)去除部分电子束光刻胶；

11、(5)制作光晶体管。

12、优选地，所述步骤(1)具体步骤为将基片依次浸泡在丙酮、异丙醇、超纯水中，浸泡在超声波水浴中清洗20min，取出后，用氮气吹干。

13、优选地，所述步骤(2)包括以下步骤：

14、(2.1)将基片放入蒸发镀膜机样品腔室内，待蒸镀膜的一面朝下放置，并将基片固定在样品托盘上；

15、(2.2)在蒸发镀膜机的各蒸镀源上放入反射阴极材料、发光层兼电子传输层材料、空穴传输层材料、半透明阳极材料；

16、(2.3)启动机械泵预抽真空，将样品腔室内真空度控制在10pa以下；

17、(2.4)启动分子泵，将腔室内抽真空到5×10-4pa以下；

18、(2.5)依次加热蒸发源上的材料，按先后顺序沉积反射阴极材料、发光层兼电子传输层材料、空穴传输层材料、半透明阳极材料；

19、(2.6)在蒸镀完半透明阳极材料后，向蒸发镀膜机样品腔室内充入高纯氮气，达到大气压后将制作的样品取出。

20、优选地，所述步骤(3)包括以下步骤：

21、(3.1)将步骤(2)中制备好的样品放置在匀胶机上，待旋涂膜一面朝上放置，并启动机械泵，将样品牢牢吸附固定；

22、(3.2)用胶头滴管滴适量的电子束光刻胶在半透明阳极上，依次以500rmin-1转速旋涂5s、5000rmin-1转速旋涂45s～60s，使电子束光刻胶在半透明阳极上均匀成膜；

23、(3.3)将步骤(3.2)中的样品在加热板上以180℃加热60s，使电子束光刻胶中的苯甲醚充分逸出，电子束光刻胶干燥固化后得到表面平整、与半透明阳极粘合牢固的完整电子束光刻胶连接层。

24、优选地，所述步骤(4)包括以下步骤：

25、(4.1)将步骤(3)制备好的样品放入电子显微镜腔室中，待观测和刻蚀面朝上放置，固定在样品台上，依次采用机械泵、分子泵抽真空、对焦看清样品；

26、(4.2)采用与电子显微镜配套的电子束曝光系统以精确聚焦的15kv～30kv高能电子束在电子束光刻胶连接层上曝光需连接漏极的位置；

27、(4.3)向电子显微镜的腔室内充入高纯氮气，达到大气压后将样品取出；

28、(4.4)将电子束曝光后的样品依次浸入专用显影液45s～60s、异丙醇15s～20s，用压缩空气吹干并在加热台上以100℃加热30s～60s，得到去除部分电子束光刻胶连接层、露出需连接漏极位置的半透明阳极。

29、优选地，所述步骤(5)包括以下步骤：

30、(5.1)旋涂pmgi紫外光刻胶：将步骤(4)制备完成的样品用机械泵吸附在甩胶机上，滴pmgi紫外光刻胶以4500rmin-1的转速旋涂45s，并放在热板上以100℃烘烤60s；

31、(5.2)紫外光刻：通过紫外光刻机对pmgi光刻胶进行曝光，定义光晶体管的源极和漏极位置；

32、(5.3)蒸镀源极和漏极：在蒸发镀膜机内通过特定形状的金属掩模版对步骤(4)制备完成的样品分别沉积源极和漏极；

33、(5.4)剥离pmgi紫外光刻胶：在浸没模式下剥离pmgi紫外光刻胶，将(5.3)制备完成的样品依次浸入显影液pg、ipa、di中，使光刻胶从基片上剥离；

34、(5.5)剥离并转移石墨烯到基片上：采用标准机械剥离法从高度有序的热解石墨中剥离出1～5层石墨烯原子，并将石墨烯原子转移到样品表面；

35、(5.6)刻蚀石墨烯：使用紫外光刻和o2/ar反应离子蚀刻将1～5层石墨烯刻蚀成导电沟道；

36、(5.7)溅射栅极绝缘层：将步骤(5.6)中制备后样品放入磁控溅射仪腔室，采用交流溅射功率200w，时间2000s，通过金属掩模版向导电沟道沉积sio2作为栅极绝缘层；

37、(5.8)采用直流溅射功率100w，时间300s，继续在栅极绝缘层上沉积au作为栅极，得到将oled和光晶体管集成装置。

38、有益效果：(1)使有机电子器件实现多功能的集成化，同时具有发光显示和感光的功能，实现通过外界光的强弱控制oled的发光强弱；

39、(2)解决了光晶体管的三个电极不好设置的问题；

40、(3)简化了oled和光晶体管的结构，简化工艺流程，提高器件良率，相对有利于实现工业生产。