有機(jī)薄膜晶體管中接觸效應(yīng)的研究.pdf

1、北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文有機(jī)薄膜晶體管中接觸效應(yīng)的研究姓名：孫欽軍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：光學(xué)工程指導(dǎo)教師：徐征201107北京交通大學(xué)博十學(xué)位論文從而減小了空穴注入勢(shì)壘，并且C60與Pentacene均為有機(jī)物，更利于表面形成優(yōu)良接觸。然后，我們采用電荷遷移理論模型擬合，發(fā)現(xiàn)接觸電勢(shì)占總電勢(shì)的O3l。結(jié)果表明，C60超薄層修飾，可以減小接觸效應(yīng)，提高器件的場(chǎng)效應(yīng)遷移率。(3)首次研究了雙超薄層對(duì)OTFT器件中的接觸電阻及器件性能的影響

2、，并與電荷遷移理論擬合的結(jié)果進(jìn)行了比較。將M003、C60分別以不同厚度和順序插入源漏電極Al與有源層Pentacene之間，器件場(chǎng)效應(yīng)遷移率均有所提高，介于O26cm2／Vs～O72tin2／Vs之間，閾值電壓VT介于61V～96V之間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，M003、C60沉積的順序和厚度都會(huì)對(duì)器件的性能產(chǎn)生很大影響。當(dāng)先蒸鍍5nInM003后沉積3nnlC60時(shí)，器件的場(chǎng)效應(yīng)遷移率最高，達(dá)到O72cm2Ⅳs，比M003、C60單層修飾的器

3、件場(chǎng)效應(yīng)遷移率都要高。又研究了接觸效應(yīng)對(duì)器件閾值電壓的影響。結(jié)果表明，接觸區(qū)的深能級(jí)缺陷也是器件閾值電壓產(chǎn)生的原因之一，減小接觸效應(yīng)，可以減小閾值電壓；不同于場(chǎng)效應(yīng)遷移率的數(shù)倍變化，接觸效應(yīng)對(duì)閾值電壓的影響比較小。通過(guò)采用電荷遷移理論擬合，發(fā)現(xiàn)接觸電勢(shì)與總電勢(shì)比例下降到O18，這進(jìn)一步說(shuō)明采用雙(多)超薄層修飾是減小接觸效應(yīng)，提高OTFTs性能的重要途徑。為了深入研究超薄層與有源層Pentacene界面及其對(duì)OTFTs器件性能的影響，我

4、們?cè)赑entacene薄膜上分別原位生長(zhǎng)了M003和Cco薄膜，對(duì)薄膜界面進(jìn)行了UPS和XPS測(cè)試。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果分別畫出了Pentacene與M003、Pentacene與C60實(shí)際接觸時(shí)的能級(jí)圖。在實(shí)際接觸時(shí)，M003超薄層能抑制Pentacene能帶發(fā)生彎曲，減小了Al與Pentacene之間相對(duì)偶極子的大小，從而減小了空穴注入勢(shì)壘。實(shí)際接觸時(shí)，M003的價(jià)帶與Pentacene的HOMO能級(jí)之間的能級(jí)差為012eV，而不是預(yù)計(jì)

5、值O4eV，這說(shuō)明M003在器件中實(shí)際增加空穴注入的能力比預(yù)計(jì)的要小。在Pentacene與C60之間形成了正的偶極層，這有利于電荷在C60與Pentacene之間傳輸，也是C60能夠調(diào)節(jié)Pentacene的HOMO能級(jí)與金屬Al電極的功函數(shù)相匹配的重要原因之一。從能級(jí)圖上可以得到C60與Pentacene的HOMO能級(jí)相差107eV，但實(shí)際接觸時(shí)能級(jí)偏移為125eV。高的能級(jí)差有利于空穴從高能級(jí)注入到低能級(jí)，從而有利于電荷傳輸。這也進(jìn)

6、一步給出了采用C60修飾的OTFTs器件比M003修飾的器件性能更好的內(nèi)在原因之一。為了適應(yīng)未來(lái)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化需要，低成本的溶液濕法制備是OTFTs發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，我們采用溶液法制備源漏電極與有源層，研究了界面對(duì)器件性能的影響。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在沉積PEDOT時(shí)，位于源漏電極位置的PEDOT與下面的水溶性CuPc互溶，形成互溶的薄層，互溶薄層可以減小接觸電阻，有利于空穴注入。采用電荷轉(zhuǎn)移模型擬合得到接觸電勢(shì)與總電勢(shì)的比例僅為012，說(shuō)明