酞菁銅有機(jī)場效應(yīng)晶體管器件性能的研究.pdf

1、本文的研究內(nèi)容定位于對有機(jī)場效應(yīng)晶體管器件的綜合性能的研究,具體研究內(nèi)容如下:首先,我們制備了高性能酞菁銅有機(jī)場效應(yīng)晶體管(OFET)器件.我們研究了柵絕緣膜襯底和襯底溫度對有機(jī)薄膜形態(tài)和結(jié)構(gòu)影響以及對有機(jī)晶體管器件性能的影響.結(jié)果表明在所有被選用的無機(jī)絕緣層襯底上CuPc蒸發(fā)薄膜都呈α-相結(jié)構(gòu)和多晶形態(tài),并且晶粒的大小隨著襯底溫度的增加而不斷變大;在所有被研究的無機(jī)絕緣襯底上,150℃蒸發(fā)膜的OFET器件的性能最佳;絕緣層襯底的表面能

2、與CuPc有源層薄膜的表面能越接近,就越容易得到大晶粒CuPc薄膜,其OFET器件的性能就越好.我們認(rèn)為絕緣層襯底的表面能從兩個方面影響器件的性能:a)有源層薄膜成核密度;b)晶粒內(nèi)和晶粒間界的缺陷狀態(tài).我們還對以閾值電壓漂移為特征的OFET穩(wěn)定性進(jìn)行了研究.通過研究OFET的閾值電壓漂移與柵偏置電壓、偏置時間以及溫度的關(guān)系,證明OFET器件的不穩(wěn)定性來源于柵絕緣膜內(nèi)的陷阱,并且溝道載流子被陷阱捕獲的過程符合直接隧穿機(jī)制.通過研究柵絕緣

3、膜的MIM結(jié)構(gòu)的I-V特性和不同柵絕緣膜的MIS結(jié)構(gòu)的C-V特性,證明被陷載流子在絕緣膜內(nèi)以Pool-Frenkel方式進(jìn)行重新分布,還證明閾值電壓漂移的量與柵絕緣膜的絕緣性能有關(guān),絕緣性能好的絕緣膜(如SiO<,2>)器件閩值電壓漂移量就小,絕緣性能不好的絕緣膜(如TaO<,x>)器件閩值電壓漂移量就大,也就是說,通過完善和提高絕緣膜的質(zhì)量可以抑制有機(jī)晶體管閾值電壓的漂移從而提高其穩(wěn)定性.我們提出了一種新型OFET器件構(gòu)型,這種器件是

4、在常規(guī)底電極器件的基礎(chǔ)上增加了一層低介電附加絕緣層在源漏電極下面.它具有底電極器件的工藝順序和頂電極器件的性能.同時還有減小柵絕緣膜漏電和柵極與源、漏電極寄生電容等優(yōu)點(diǎn).這種器件具有極大的應(yīng)用價值.另外,我們還優(yōu)化了OFET器件的有源層厚度參數(shù),當(dāng)有源層厚度為20 nm時器件的性能最佳.最后.我們研究了CuPc-OFET場效應(yīng)遷移率與柵電壓、摻雜程度以及測量溫度的關(guān)系.并運(yùn)用多晶晶界勢阱模型對CuPc蒸發(fā)薄膜的載流子遷移率進(jìn)行了數(shù)值模擬