以Al2O3作為柵絕緣介質(zhì)的并五苯基OTFT的研究.pdf

1、有機(jī)薄膜晶體管的絕緣層和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜之間的界面特性對(duì)于器件的性能有非常重要的影響,有時(shí)甚至起著決定性作用。所以深入研究界面特性和有機(jī)薄膜的形態(tài)對(duì)于提高有機(jī)薄膜晶體管的性能有非常重要的意義。本文主要從三個(gè)方面進(jìn)行了研究:
　　首先,先在四個(gè)硅片上(硅片是重?fù)诫s的,直接作為柵極)使用ALD工藝生長(zhǎng)Al2O3材料作為絕緣層,然后對(duì)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(jī)薄膜晶體管。測(cè)試結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)160℃退火處理的有機(jī)薄膜晶體管性能最好,其遷移率達(dá)到0.16cm2/V·s,閾值電壓為-1.6V,相比較與沒(méi)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(duì)于器件性能的改善非常明顯。通過(guò)分析這四個(gè)器件的有機(jī)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(jìn)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(jī)半導(dǎo)體薄膜厚度的有機(jī)薄膜晶體管,有源層厚度分別為:20nm、40nm、60nm和80nm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:40nm的器件的性能最好,有機(jī)薄膜晶體管存在一個(gè)最優(yōu)厚度,大約在35~50nm之間。原因主要有兩個(gè)方面,一是并五苯薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程使得達(dá)到一定厚度后,增加有源層厚度對(duì)薄膜形態(tài)的改善沒(méi)有幫助;二是由于載流子的輸運(yùn)主要發(fā)生在絕緣層和有機(jī)半導(dǎo)體層界

4、面處很薄的有源層,超過(guò)一定厚度后再增加有源層厚度只會(huì)使得接觸電阻增加,反而降低了器件的性能。
　　最后,隨著有機(jī)半導(dǎo)體的理論越來(lái)越成熟,從數(shù)值仿真方面研究有機(jī)薄膜晶體管可能會(huì)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(jī)薄膜晶體管。因?yàn)楹芏嗥骷抡孳浖畛醵际菫闊o(wú)機(jī)半導(dǎo)體器件而設(shè)計(jì)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(shì)壘、遷移率依賴于電場(chǎng)和陷阱態(tài)密度后,最終獲得了與