有机薄膜晶体管和氧化锌薄膜晶体管的制备及研究

摘要

场效应晶体管是一种新型电子元件，是利用电场来控制固体材料导电性能的有源器件。薄膜晶体管的低温沉积、溶液工艺以及有机材料的可塑性使得它很自然地与可折叠地塑料衬底相适应，应用于大面积柔性显示，电子纸及传感器等方面。 论文介绍了薄膜晶体管的结构及工作机理，分析了影响晶体管性能的主要因素，进而优化了相关的工艺条件，制备薄膜晶体管器件，并分析讨论了它们的特性。具体成果包括： 1．研究了六甲基二硅烷(HMDS)修饰绝缘层对于场效应晶体管性能的影响。首先介绍了HMDS修饰SiO2绝缘层的原理和步骤，然后通过试验对比分析了HMDS对SiO2表面的作用，并在此基础上制备了酞菁铜、并五苯两种场效应晶体管器件。载流子迁移率与单层SiO2绝缘层器件相比，HMDS修饰的高性能场效应晶体管的迁移率有明显的提高。还研究了并五苯薄膜的厚度对器件性能的影响，得出最佳的薄膜厚度为25nm左右。同时HMDS处理对器件的漏电流也有很大的改善作用。 2．制备了ZnO薄膜晶体管器件，探索了氩氧比和有源层的厚度对于器件性能的影响。通过测定器件的I-V曲线，推导出器件的场效应迁移率、开关比和值电压。通过AFM和XRD等微观分析手段，探讨了ZnO薄膜的表面形态和晶粒大小对器件性能的影响机理。 3．在玻璃基底上，制备了基于PECVD制作的SiNx和阳极氧化制作的Ta2O5绝缘层的ZnO薄膜晶体管器件。初步得到了一些结果，器件的迁移率达到0.9cm2/VS左右，开关比接近三个数量级。并研究了SiO2修饰SiNx绝缘层，及SiNx绝缘层厚度对于ZnO薄膜晶体管器件性能的影响。制备了基于和阳极氧化制作的Ta2O5绝缘层的ZnO薄膜晶体管器件，并对其各个性能参数进行了研究分析。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

§1.1场效应晶体管的发展历程

§1.2场效应晶体管的结构及工作原理

1.2.1场效应晶体管的结构

1.2.2场效应晶体管的工作机理

§1.3场效应晶体管的性能表征

1.3.1载流子迁移率

1.3.2开关电流比

1.3.3阈值电压

1.3.4亚阈值摆幅

§1.4本论文的主要研究内容

参考文献

第二章基于热氧化SiO2绝缘层及HMDS表面处理的OTFT

§2.1实验

(1)HMDS对二氧化硅表面的处理

(2)场效应晶体管的制备

§2.2结果与讨论

2.2.1不同SiO2绝缘层的性能比较

2.2.2 HMDS表面处理的原理

2.2.3 HMDS处理的CuPc薄膜晶体管

2.2.4HMDS处理的并五苯薄膜晶体管

2.2.5不同厚度的并五苯薄膜对OTFT性能的影响

2.2.6 CuPc-Pentacene和Pentacene-CuPc双有源层的OTFT器件

2.2.7并五苯OTFT的双极性特性

§2.3.本章结论

参考文献

第三章基于热氧化二氧化硅绝缘层的ZnO薄膜晶体管的研究

§3.1实验

§3.2结果与讨论

3.2.1氩氧比对ZnO-TFT器件性能的影响

3.2.2氧化锌薄膜厚度对ZnO-TFT器件性能的影响

§3.3本章结论

参考文献

第四章基于PECVD制备的SiNx及阳极氧化制备的Ta2O5绝缘层的ZnO-TFT

§4.1器件的制备

§4.2结果与讨论

4.2.1氧化硅修饰对于ZnO-TFT器件性能的影响

4.2.2 SiNx绝缘层厚度对于ZnO-TFT器件性能的影响

4.2.3基于阳极氧化的Ta2O5的ZnO薄膜晶体管器件的研制

§4.3本章小结

参考文献

第五章结论与展望

§5.1结论

§5.2展望

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所作的项目

致 谢