基于三層絕緣層的柔性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備與研究.pdf

1、柔性低電壓高性能有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)柔性低功耗，大面積制備有機(jī)電子器件和存儲(chǔ)器件起著至關(guān)重要的作用。目前廣泛研究的柔性有機(jī)晶體管存在制備工藝復(fù)雜，操作電壓較大，遷移率較低等問(wèn)題，制備得到的柔性有機(jī)晶體管也面臨著在實(shí)際電路中運(yùn)用的穩(wěn)定性問(wèn)題，例如偏壓穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及機(jī)械穩(wěn)定性等，因此研究利用簡(jiǎn)便的旋涂聚合物材料制備可實(shí)現(xiàn)低電壓操作并具備高遷移率高穩(wěn)定性的柔性晶體管具有重要意義。
　　基于課題組前期工作研究，我們以PET

2、作為柔性襯底，研究不同絕緣層的制備工藝，通過(guò)對(duì)比分析絕緣層的粗糙度和接觸角，并五苯生長(zhǎng)形貌和器件的電學(xué)性能，不斷的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)找到了最優(yōu)的絕緣層結(jié)構(gòu)。最優(yōu)結(jié)果為采用PMMA/PVP/PMMA作為絕緣層，采用并五苯作為有機(jī)半導(dǎo)體層制備了可實(shí)現(xiàn)柔性低電壓高性能的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。器件工作電壓在5V以內(nèi)，遷移率可達(dá)到1.2 cm2/Vs，閾值電壓為-1.3 V，開(kāi)關(guān)比為106，達(dá)到了可以驅(qū)動(dòng)低壓設(shè)備的性能標(biāo)準(zhǔn)。單層的PMMA絕緣層器件存在遷移率較

3、低和不穩(wěn)定的問(wèn)題，加入PVP修飾后性能得到提高，但由于PVP材料的問(wèn)題帶來(lái)了回滯問(wèn)題。三層絕緣層結(jié)構(gòu)中，頂層的PMMA為疏水性絕緣層，不僅進(jìn)一步降低了絕緣層整體的粗糙度，改善了絕緣層的親水性問(wèn)題，隔絕了空氣中水氧和半導(dǎo)體層電荷進(jìn)入絕緣層導(dǎo)致的器件性能不穩(wěn)定。從AFM上可知，三絕緣層為無(wú)孔光滑的絕緣層，其上生長(zhǎng)的并五苯晶粒最大，相應(yīng)的載流子遷移率也最大。我們分別對(duì)器件進(jìn)行了偏壓測(cè)試，熱穩(wěn)定測(cè)試和機(jī)械穩(wěn)定性測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明三層絕緣層的器件

4、具有最好的耐偏壓性能，在5 V偏壓下作用1200 s輸出電流沒(méi)有明顯的衰減，施加偏壓前后器件的閾值電壓變化只有0.07 V。對(duì)器件進(jìn)行熱穩(wěn)定測(cè)試，從20℃一直加熱到120℃，每種溫度均加熱2小時(shí)，保證器件充分受熱。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明三絕緣層器件可承受100℃的高溫2小時(shí)并且在高溫下仍然具有良好的器件性能，對(duì)于加熱后的電學(xué)性能的變化進(jìn)行詳細(xì)分析，并提出了相應(yīng)的機(jī)理解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。機(jī)械穩(wěn)定性測(cè)試中我們分別采用不同的彎曲方式垂直溝道和平行溝道，不同的