有機(jī)異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的性能研究.pdf

1、自1986年報(bào)道第一個(gè)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OFET）以來(lái)，經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能和制備工藝都有了很大的進(jìn)步。與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體相比，有機(jī)半導(dǎo)體具有制備簡(jiǎn)單、廉價(jià)、大面積加工與柔性襯底相容等優(yōu)點(diǎn)。因此它具有很廣泛的應(yīng)用前景，可以被應(yīng)用于許多領(lǐng)域。當(dāng)前有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管研究人員的主要工作是集中在器件的性能改善與優(yōu)化上。相對(duì)而言，器件的多功能化研究較少。因此，本文的主要工作是集中在多功能化OFET器件的研究，具體研究?jī)?nèi)容如下：

2、
　　首先，本文描述了OFET的發(fā)展歷程，討論了研究OFET的意義及當(dāng)前的研究進(jìn)展，并對(duì)當(dāng)前OFET存在的問(wèn)題及未來(lái)的發(fā)展方向做了總結(jié)。其次，簡(jiǎn)要地介紹了一下OFET的基本結(jié)構(gòu)以及它們的分類，接著詳細(xì)地闡述了目前OFET常見(jiàn)的有機(jī)半導(dǎo)體層材料、絕緣層材料﹑襯底材料以及電極材料。此外，我們還以P型OFET為例，簡(jiǎn)單地介紹了OFET的基本工作原理，并給出了 OFET的電學(xué)性能模型和一些基本的性能參數(shù)。在此基礎(chǔ)上引入了有機(jī)半導(dǎo)體的幾種電

3、荷的傳輸機(jī)制。最后歸納了制備OFET薄膜常用到的制備工藝以及分析了它們的優(yōu)劣。
　　然后，我們制備了基于異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的高性能N型F16CuPc/CuPc的OFET器件，其電子的遷移率為0.94×10-2 cm2/Vs。這個(gè)數(shù)值遠(yuǎn)高于F16CuPc OFET的遷移率（遷移率為3.1×10-3 cm2/Vs），同時(shí)器件能夠一直保持在常開(kāi)的狀態(tài)。器件性能提高的原因是異質(zhì)結(jié)界面處的偶極子層作用，本文針對(duì)這個(gè)異質(zhì)結(jié)界面處的偶極子層進(jìn)行了詳細(xì)的

4、分析。另一方面，器件借助MoO3修飾 Au電極獲得了雙極性晶體管，電子和空穴的遷移率分別是2.5×10-3 cm2/Vs和3.1×10-3 cm2/Vs。通過(guò)深入的分析電極與半導(dǎo)體層接觸面的電學(xué)性能的變化，我們把獲得雙極性晶體管的原因歸因于接觸電阻的降低以及電子注入障礙的增加。
　　我們還采用了 Pentacene/P13/Pentacene異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)制備了有機(jī)非易失型場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器，器件呈現(xiàn)出良好的P型場(chǎng)效應(yīng)特性，器件的遷移

5、率、閾值電壓和開(kāi)關(guān)比分別是0.21 cm2/Vs、4.4 V和104。通過(guò)±120 V寫入和擦除的過(guò)程，器件的閾值電壓可以實(shí)現(xiàn)可逆的變化，存儲(chǔ)窗口超過(guò)80 V。當(dāng)應(yīng)用不同的寫入電壓器件表現(xiàn)出良好的多階存儲(chǔ)特性，擁有2 bit數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力，數(shù)據(jù)保持時(shí)間超過(guò)10000 s都沒(méi)有發(fā)生明顯的衰減。這些良好的存儲(chǔ)特性歸因于器件在寫入過(guò)后在P13和Pentacene界面形成穩(wěn)定的偶極子層。本文針對(duì)這個(gè)偶極子層的存儲(chǔ)作用進(jìn)行了詳細(xì)的分析。此外，光照