硅烷分子自組裝及其在有機(jī)薄膜晶體管中的應(yīng)用研究.pdf

1、有機(jī)薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為當(dāng)前柔性顯示技術(shù)中的重要組成成分,以其輕質(zhì)及柔性等特征使其得到了廣泛的應(yīng)用和迅速發(fā)展。因?yàn)橛袡C(jī)材料適于低溫處理、與噴墨印刷技術(shù)兼容以及結(jié)構(gòu)多樣性等特征,許多在無機(jī)電子器件制造過程中所必要的復(fù)雜工藝在有機(jī)領(lǐng)域內(nèi)可以得到簡(jiǎn)化。近年來,有機(jī)薄膜晶體管的研究引起了各界廣泛的興趣。然而,許多有機(jī)半導(dǎo)體材料由于與無機(jī)襯底(主要為二氧化硅)之間會(huì)存在因兩者熱膨脹系數(shù)、耐溫要求以及表面張力等不同而引起諸多的不兼容性。而這些不兼容

2、是導(dǎo)致有機(jī)半導(dǎo)體分子在無機(jī)襯底上堆積無序的主要因素,進(jìn)而影響到整個(gè)器件的性能,從而限制了它們的應(yīng)用。有機(jī)半導(dǎo)體材料與無機(jī)襯底之間的界面問題成為本文中的研究重點(diǎn)。
　　文章的第一個(gè)部分,分別選用了極性分子γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和非極性分子n-丙基三乙氧基硅烷(PTES),研究其自組裝薄膜的性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn),由APTES在水中自組裝形成的有機(jī)無機(jī)雜化層狀結(jié)構(gòu)經(jīng)過適當(dāng)溫度退火以后,形成了具有多種屈曲特征的特殊結(jié)構(gòu)。文中提出導(dǎo)

3、致這種屈曲結(jié)構(gòu)形成的主要因素是其中的極性氨基末端基吸收的水分子層。為了更好的在三維系統(tǒng)中理解這種復(fù)雜的屈曲結(jié)構(gòu),本文采用了柱狀結(jié)構(gòu)在柔性襯底上作為模型,模擬了這種具有不同屈曲特征的特殊結(jié)構(gòu)的形成過程。對(duì)于這種多級(jí)屈曲結(jié)構(gòu)的分析,在納米加工領(lǐng)域以及柔性電子和光學(xué)等邊沿領(lǐng)域內(nèi)有著潛在的豐富應(yīng)用。
　　文章的第二個(gè)部分,重點(diǎn)研究了硅烷分子的自組裝單層薄膜在有機(jī)薄膜晶體管中的應(yīng)用。頂接觸型的基于N型有機(jī)半導(dǎo)體材料PTCDI-C8的有機(jī)薄膜

4、晶體管被制備成功,其中采用傳統(tǒng)的摻雜硅作為襯底兼柵電極,其表面熱氧化一層二氧化硅作為絕緣層,真空蒸鍍銀(Ag)作為漏源電極。并且,還在二氧化硅表面分別自組裝這兩種單層薄膜作為二氧化硅絕緣層與有機(jī)半導(dǎo)體層之間的修飾層,進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果表明,自組裝的非極性丙基三乙氧基硅烷薄膜增加了器件的載流子遷移率以及開關(guān)電流比,而自組裝的極性氨丙基三乙氧基硅烷薄膜還使器件的閾值電壓明顯降低。這表明自組裝單層薄膜作為一種有機(jī)/無機(jī)雜化層,能有效地改善無機(jī)