有機(jī)場效應(yīng)晶體管的研制.pdf

1、有機(jī)場效應(yīng)晶體管(organic field-efleet transistors，OFETs)是有機(jī)電子元器件家族中的一個(gè)重要成員。OFETs的用途十分廣泛，用它可以制作有機(jī)發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電路、有機(jī)傳感器、有機(jī)存儲(chǔ)器、射頻識別卡(RFID)以及電子書(E-book)等。另外，OFETs器件也是對有機(jī)半導(dǎo)體材料基本性質(zhì)研究的一個(gè)重要而有力的工具。因此，OFETs具有重要的研究價(jià)值。本論文從OFETs的原理、結(jié)構(gòu)、材料、制備工藝及性能優(yōu)

2、化方法進(jìn)行了研究并且在實(shí)驗(yàn)研制得到具有較高性能的OFETs。 首先回顧了OFETs的的發(fā)展歷史及概況。通過概括總結(jié)OFETs在實(shí)驗(yàn)室中的取得的研究成果以及目前它在實(shí)際生活的中運(yùn)用情況進(jìn)而討論了OFETs目前存在的問題及研究的關(guān)鍵點(diǎn)。 介紹了OFETs目前通用的四種器件結(jié)構(gòu)形式，比較了每種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，分別綜述和討論了OFETs器件制備中的各種材料，包括有機(jī)半導(dǎo)體材料、電介質(zhì)絕緣材料、電極材料、器件基底材料的使

3、用選擇情況；以及OFETs的制備工藝，包括應(yīng)用傳統(tǒng)真空鍍膜、濺射和光刻技術(shù)等工藝，有機(jī)溶液旋涂成膜工藝，自組裝工藝，印刷噴墨打印等工藝的工藝特點(diǎn)及過程。 針對目前n型OFETs的研究報(bào)道較少的情況，采用富勒烯C60作為半導(dǎo)體有源層，通過選擇合適的有機(jī)電介質(zhì)材料作為絕緣層制成了高性能及穩(wěn)定的n型全有機(jī)場效應(yīng)晶體管。實(shí)驗(yàn)中選擇的絕緣材料有PMMA、PVP，結(jié)果表明，使用PMMA是最為合適的絕緣層，通過原子力顯微鏡，X射線衍射，絕緣層

4、表面能等手段分析討論了原因。在此基礎(chǔ)上給出了C60場效應(yīng)晶體管制作過程及工藝中應(yīng)該注意的問題。 嘗試用經(jīng)濟(jì)、簡單的陽極氧化方法制備了高介電常數(shù)的Ta2O5絕緣層，并在Ta2O5層上旋涂PMMA高分子絕緣層制成了。Ta2O5/PMMA雙絕緣層。這種絕緣層綜合了兩方面的優(yōu)點(diǎn)：Ta2O5的高介電常數(shù)、PMMA良好的表面特性，利用n型半導(dǎo)體材料PTCDI-C12作為有源層成功制備了低閾值電壓和高遷移率的n-OFETs。該研究結(jié)果對指導(dǎo)如

5、何能夠制取低功耗的OFETs提供了可行的思路。 選用空穴傳輸型半導(dǎo)體材料如MEH-PPV，pentacene，CuPe制作出幾種P溝OFETs。根據(jù)金屬半導(dǎo)體接觸理論，為了使金屬電極的功函數(shù)與半導(dǎo)體材料中最高占據(jù)分子軌道(HOMO)相匹配，在器件源漏金屬電極與半導(dǎo)體材料間引入無機(jī)氧化物-三氧化鉬(MoO3)作為空穴注入層，對于pentacne和MEH晶體管而言，具有Al/MoO3雙層電極器件在性能上完全可以與采用高功函數(shù)的金作為