以Al2O3作為柵絕緣介質(zhì)的并五苯基OTFT的研究.pdf

1、有機薄膜晶體管的絕緣層和有機半導(dǎo)體薄膜之間的界面特性對于器件的性能有非常重要的影響,有時甚至起著決定性作用。所以深入研究界面特性和有機薄膜的形態(tài)對于提高有機薄膜晶體管的性能有非常重要的意義。本文主要從三個方面進行了研究:
　　首先,先在四個硅片上(硅片是重?fù)诫s的,直接作為柵極)使用ALD工藝生長Al2O3材料作為絕緣層,然后對Al2O3做不同溫度的退火處理,分別為不退火(即室溫退火)、80℃退火、120℃退火和160℃退火,然后真

2、空蒸發(fā)沉積并五苯薄膜,制成底柵頂接觸結(jié)構(gòu)的有機薄膜晶體管。測試結(jié)果表明:經(jīng)過160℃退火處理的有機薄膜晶體管性能最好,其遷移率達到0.16cm2/V·s,閾值電壓為-1.6V,相比較與沒有退火的器件的遷移率僅有0.06cm2/V·s,閾值電壓為-3.2V,可以看出退火對于器件性能的改善非常明顯。通過分析這四個器件的有機半導(dǎo)體電容的C-V特性和AFM表征,發(fā)現(xiàn)退火改善了絕緣層的質(zhì)量,進而形成了更好的并五苯薄膜形態(tài),獲得了較大的晶粒和較少的

3、晶界,另外還減少了界面陷阱密度,這些都有助于提高載流子的遷移率。
　　其次,制備了不同有機半導(dǎo)體薄膜厚度的有機薄膜晶體管,有源層厚度分別為:20nm、40nm、60nm和80nm。實驗結(jié)果表明:40nm的器件的性能最好,有機薄膜晶體管存在一個最優(yōu)厚度,大約在35~50nm之間。原因主要有兩個方面,一是并五苯薄膜的生長過程使得達到一定厚度后,增加有源層厚度對薄膜形態(tài)的改善沒有幫助;二是由于載流子的輸運主要發(fā)生在絕緣層和有機半導(dǎo)體層界

4、面處很薄的有源層,超過一定厚度后再增加有源層厚度只會使得接觸電阻增加,反而降低了器件的性能。
　　最后,隨著有機半導(dǎo)體的理論越來越成熟,從數(shù)值仿真方面研究有機薄膜晶體管可能會成為一種常用的方法,所以本文最后嘗試了從數(shù)值仿真方面研究并五苯基有機薄膜晶體管。因為很多器件仿真軟件最初都是為無機半導(dǎo)體器件而設(shè)計的,所以需要自行定義、添加影響器件的因素。本文考慮了并五苯基OTFT中存在的接觸勢壘、遷移率依賴于電場和陷阱態(tài)密度后,最終獲得了與