基于可圖形化聚合物柵絕緣體的有機薄膜晶體管性能研究.pdf

1、有機薄膜晶體管（Organic Thin-Film Transistor，OTFT）在柔性電子、低成本制造、大面積顯示等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價值，受到了廣泛的關(guān)注和重視。其中聚合物有機薄膜晶體管所具有的溶液法制備工藝、良好的機械性能、低溫制備等方面的優(yōu)勢吸引著研究人員不斷進(jìn)行深入的研究。近年來，隨著有機材料性能的不斷提升以及制備工藝的不斷優(yōu)化，有機薄膜晶體管的性能已經(jīng)接近于多晶硅晶體管的性能。
　　要制備高性能的有機薄膜晶體管，理想的柵

2、極絕緣體材料與有機半導(dǎo)體材料同樣重要。理想的柵極絕緣體材料應(yīng)該具有高夾斷電壓、長時間的穩(wěn)定性以及與基板之間有良好的兼容性。例如 poly(vinyl phenol)(PVP)，poly(vinyl alcohol)(PVA)，poly(methyl，methacrylate)(PMMA)和polyimide(PI)等的有機聚合物，由于具有良好的加工性能和電學(xué)特性而被廣泛的用作柵絕緣層材料，它們可以形成大面積、均勻且具有良好延展性的膜，然

3、而在低成本和大面積應(yīng)用領(lǐng)域，聚合物絕緣體材料還應(yīng)該能夠圖形化形成高分辨率的圖案并且可以在低溫條件下進(jìn)行制備。本文主要基于一種可紫外線固化的高分子硅氧烷材料，該材料具有負(fù)光刻膠特性，同時也可以作為絕緣層材料，利用溶液法進(jìn)行制備。
　　本文首先測試了這種聚硅氧烷絕緣體材料的基本性能，利用了原子力顯微鏡觀測該聚合物成膜的表面平整度，測得其表面高度均方值為0.38nm，表明該硅氧烷材料薄膜具有良好的表面平整度；接著采用一種金屬-絕緣層-金

4、屬（metal-insulator-metal，MIM）結(jié)構(gòu)來測試該硅氧烷材料作為絕緣層的絕緣性能，測得其相對介電常數(shù)為3.7，并且當(dāng)外加電場1MV/cm下漏電流密度為~2.6×10-9 A/cm2,表明了該聚硅氧烷材料具有良好的絕緣性能。
　　接著基于此聚硅氧烷材料，并結(jié)合一種新型有機半導(dǎo)體材料，利用溶液法工藝制備了底柵頂接觸式的有機薄膜晶體管器件，同時詳細(xì)討論了絕緣體材料的溶液濃度、旋涂速度、有機柵絕緣層（Organic Ga

5、te Insulator，OGI）和半導(dǎo)體層（Organic Semiconductor，OSC）的退火溫度、絕緣層表面預(yù)處理情況對有機薄膜晶體管器件性能的影響，通過優(yōu)化工藝參數(shù)得到最優(yōu)的器件性能。隨后與使用另外兩種絕緣體材料作為柵絕緣層的有機薄膜晶體管的性能進(jìn)行了對比，并就有機薄膜晶體管中的常見性能問題進(jìn)行了討論。
　　最后，利用這種聚硅氧烷材料和新型有機半導(dǎo)體材料的組合來在PET柔性襯底上制備有機薄膜晶體管，制備溫度不超過15