叠层结构有机场效应晶体管的制备与研究

摘要

有机场效应晶体管(OFET)也称有机薄膜场效应晶体管(OTFT)，是有机电子学的重要研究课题之一。有机场效应晶体管以其新颖、低成本、可与柔性衬底兼容的独特优势迅速发展起来，为低成本大面积柔性平板显示阵列和集成电路提供了新的解决方案，成为有机电子学中重要的前沿课题。本文从器件结构入手，制备了叠层结构有机薄膜场效应晶体管，使器件的沟道长度降到纳米量级。 1.为了研究薄膜的结构与制备工艺之间的关系，选择酞菁铜(CuPc)作为有机材料，采用真空蒸镀的方法，在衬底Si/SiO2和Si/SiO2/Al上分别制备了结构为Si/SiO2/CuPc和Si/SiO2/Al/CuPc的样品。通过X射线衍射和扫描电子显微镜对薄膜的生长晶体结构及形貌等进行了分析。XRD结果显示，两种衬底上蒸镀的CuPc薄膜均出现较宽的单一的衍射峰2θ=6.9°，说明CuPc薄膜均呈多晶结构；两种衬底上蒸镀的CuPc薄膜晶粒尺度大致相等，均为15.822nm。SEM结果显示，两种衬底上的CuPe薄膜均形貌较好，均匀度较高，晶粒较大，表面平整。这表明我们制备的酞菁铜薄膜具有良好的性能。紧接着还介绍了一种利用紫外可见吸收法来确定薄膜厚度的方法。 2.以热氧化后的硅片为衬底，以酞菁铜作为有源层，用真空蒸镀的方法成功制备了叠层结构场效应晶体管。测量并获得其Ⅰ-Ⅴ特性曲线，从曲线中可看见该器件有较明显的场效应特性，栅极偏压VG对器件的源漏电流IDS有明显的控制作用。同时研究了温度对该器件特性的影响，从实验结果可得：在相同VDS下，T越高，IDS越大。原因为：随着T增大，有机层内空穴增加，载流子浓度增大，同时载流子迁移率增大，所以在相同VDS下，T越高，IDS越大。可见温度对该OFET有较明显的影响。 3.介绍了自制的有机半导体器件特性自动测量系统。其电压的精度是0.6mV，工作电压较大，各方面基本能满足测试需要，对科研工作有极大的促进作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1有机场效应管研究进展

1.2研究现状及发展趋势

1.3有机场效应晶体管的应用

1.4有机场效应晶体管的材料

1.4.1 有机半导体沟道材料

1.4.2绝缘材料

1.4.3电极材料

1.5有机材料的导电机理

1.5.1有机半导体材料的能带理论

1.5.2 电荷输运参数的理论描述

1.6电极/有机界面电流传导机制

1.6.1 热电子发射电流模型

1.6.2扩散电流模型

1.7本论文的主要工作

参考文献

2 有机场效应晶体管的结构、工作原理与制备工艺

2.1有机场效应管的结构

2.2有机场效应晶体管的工作原理

2.3 OFET的制备工艺

2.3.1半导体薄膜制备工艺

2.3.2 OFET加工工艺

参考文献

3有机薄膜的生长及性能测试

3.1有机薄膜生长的基本理论

3.2薄膜的生长方式

3.3有机薄膜材料的选择

3.4酞菁铜薄膜的生长

3.5在不同衬底上蒸镀的酞菁铜薄膜的特性研究

3.6酞菁铜薄膜厚度确定方法

参考文献

4叠层结构有机场效应晶体管的制备及性能研究

4.1器件结构的选择

4.2器件的制备

4.2.1.硅片的清洗及表面处理

4.2.2.器件制备过程

4.3器件性能的测试

4.3.1器件的Ⅰ-Ⅴ特性研究

4.3.2 OFET的温度特性研究

4.4 OFET特性测试系统

参考文献：

5结论与展望

附录1 主要的物理量符号

论文发表情况

致谢