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1、有机场效应晶体管专利技术综述 场效应晶体管，是基于自由载流子向半导体可控注入的有源器件，其主要工作原理是依靠一个强电场在半导体表面引发一种电流，通过控制电场的强度来控制半导体表面电流的大小。有机场效应晶体管是使用有机半导体材料作为有源层来控制半导体表面电流的场效应晶体管。目前，随着人们对 OFET 器件加工工艺的不断改善以及对新材料的开发使一部分性能优异的 OFET 器件性能已经能和非晶硅场效应晶体管相媲美。除此之外，OFET 器件具有独特的优势，如重量轻、可弯曲、低成本以及制备过程温度较低的特性，可以采用溶液制备工艺，易于大面积生产，能实现基于聚合物基底的柔性器件。一、OFET 基本结构特性
2、和原理 典型的 OFET 器件通常由五部分组成，分别是衬底、栅极、介电层、有源层及源漏电极。OFET 器件可以看做由两个极板构成的电容器，其中，一个极板是有源层，另一个极板是与介电层接触的栅极，中间的介电层把这两个极板隔开。沟道中的载流子密度通过加在栅极上的电压 VGS 来进行调制。当给器件加上一个栅极偏压 VGS 时，会在介电层附近的有源层内感应出电荷，电荷在介电层/有源层界面的导电沟道中积累并形成导电沟道。在源漏电极之间加上源漏电压VDS，感应电荷参与导电，使得半导体的电阻率相对于无栅极电压时发生量级的变化，载流子从源电极注入到有源层并通过导电沟道传输，从有源层流出到漏电极，从而在源、漏电
3、极之间产生源漏电流 IDS。由于通过调节 VGS 可以调节平板电容器两极板间的电场强度。随着电场强度的变化，半导体层中的感应电荷密度也发生改变。因此，源漏电极之间的导电沟道的宽窄发生变化，进而源漏之间的电流也随之改变。因此通过 VGS 可以调节 IDS。二、OFET 专利申请的整体情况分析 本文對 OFET 领域的专利申请趋势、各国专利申请量和国内外主要申请人进行了检索统计和分析，以期为我国相关领域技术人员提供参考。本文检索日期截至 2018 年 7 月 31 日，由于专利公开日相对延后，2016 年至 2018 年的相关数据统计不全面。1、专利申请趋势分析 从图上可以看出，OFET 专利申请
4、在 2003 至 2007 年处于技术发展初期，专利申请数量较少，从 2008 年开始，该领域的专利申请有了较大幅度的增长，并且在 2010 年至 2013 年出现了爆发式增长。这是由于 2010 年，Chiu 等人将 1.5nm 的 PTFE 聚合物材料加入 OFET 器件作为电极/有源层的缓冲层，使得 OFET的器件性能有了显著的提高。为以后的 OFET 发展奠定了基础。2、专利申请产出国分析 各国的专利对该国的工业化进程都起到了巨大的推动作用，一个国家的原创技术越多，则其在该领域的研发能力和技术实力越强大。通过对专利产出国进行统计分析可知，在 OFET 领域日本、韩国、美国的专利数量比其
5、他国家和地区遥遥领先。这一数据与日本拥有索尼、夏普、东芝、日立等大型企业，韩国拥有三星、LG 等情况相符合。此外中国的京东方、天马微电子也是 OFET领域的后起之秀。3、国内外主要申请人分析 本文进一步统计分析了国内外申请人关于 OFET 申请量排名前 13 位的申请人。作为一种刚起步并有望在业内取得突破性发展的新兴器件，国内外对 OFET 的研究齐头并进，在专利申请数量上没有太大差异。在 CNABS 提交的 1976 件专利中，默克专利股份有限公司、海洋王照明科技股份有限公司、柯尼卡美能达有限公司、中国科学院化学研究所提交的专利申请占申请总量的58.7%，研究主题相对集中。而在这四家主体中，
6、国内两家申请人起步稍晚，但就申请数量来说，国内申请量在 2011 年开始大幅增加，并且逐年呈上升趋势。国内公司涉及核心结构变化以及性能提升的专利申请还不多。在 4 个主要申请人中，除了中国科学院化学研究所，另外三家都是照明或是新兴材料领域的大型企业。进一步分析全球申请人不难发现，在全球主要申请人中，科研院所仅占两成，这也和近年来该领域逐步接近产业化不无关系，不过在国内，除了海洋王照明科技股份有限公司外，对于 OFET 的研究更多停留在实验室阶段，这也是造成国内发展较世界前沿还有一段距离的原因之一。三、审查实践应用示例 通过对 OFET 专利技术进行分析，能够帮助相关领域的研究人员以及审查员了解
7、该技术的历史演进和发展脉络，有利于帮助审查员准确理解发明，体会发明构思，把握发明实质，找准检索切入口，找到最接近的现有技术，进行高效的检索与审查，下面结合审查实例对 OFET 技术进行补充与说明。申请号：*-*发明名称：顶栅薄膜晶体管及其制造方法 技术方案：1.一种顶栅薄膜晶体管的制造方法，包括：1）、在衬底表面上形成条状的 V 字型凹槽或 V 字型凸起；2）、沉积多晶硅薄膜，均匀地覆盖 V 字型凹槽或 V 字型凸起的各个侧壁；3）、对多晶硅薄膜进行离子注入，离子注入的角度使部分多晶硅薄膜被掺杂，同时使部分多晶硅薄膜未掺杂，其中掺杂的部分形成搭桥晶粒线以及源区和漏区；4）、在多晶硅薄膜上沉积栅
8、绝缘层；5）、在栅绝缘层上形成栅电极，使栅电极覆盖多晶硅薄膜的V 字型凹槽或 V 字型凸起。分析说明：本申请的发明点在于对多晶硅薄膜进行离子注入，离子注入的角度使部分多晶硅薄膜被掺杂，同时使部分多晶硅薄膜未掺杂，其中掺杂的部分形成搭桥晶粒线以及源区和漏区。检索思路：通过对现有技术的梳理，发现搭桥晶粒薄膜晶体管的概念是由发明人在 2008 年提出的，通过追踪发明人，发现发明人在 2008 年申请了一项专利*-*8195.5，公开了本申请的发明点。再结合一篇公开了本申请大部分技术特征的US2003/*-*A1可以评价本申请的创造性。四、结语 本文分析了 OFET 在国内外的发展情况，可以看出国内的OFET 器件的发展总体相较于国外还有很大的差距，国内起步稍晚，但在专利数量上稳步直追，主要申请人集中于国内大型公司、研究院所，这表明 OFET 的研究在国内已经受到重视。通过对OFET 历史发展路线的梳理，可以看出随着越来越多的高分子化合物获得了和小分子化合物相当甚至更高的迁移率，再加上高分子材料在加工性能等方面的优点，OFET 未来发展空间较大，有望为其产业化带来突破。
有机场效应晶体管专利技术综述
