有机薄膜场效应晶体管（OTFT）器件的制备和研究

摘要

有机薄膜场效应晶体管(OTFT，Organic Thin-film Transistor)是一种新型的电子器件，是利用电场来控制固体材料导电性能的有源器件。OTFT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轻质和可折叠的塑料衬底相适应，应用于大面积柔性显示，电子纸及传感器等方面。虽然与无机场效应管尤其是单晶硅场效应管相比，有机场效应管的性能还有很大的差距，但是因其具有无机场效应管所不具备的一系列优点而受到越来越多的重视，已成为当前平板显示领域研究的热点之一，在广大的领域表现出了巨大的潜力。 论文介绍了OTFT的结构和工作机理，分析了绝缘层对OTFT性能的重要影响，详细对比了制备绝缘层的三种工艺，设计研制得到了性能改善的OTFT器件，并研究了它们的相关特性。具体成果包括： 1．研究了复合绝缘层对器件的改进作用。首先尝试了新型的PVA／Si02结构作为绝缘层，制备了结构为Si/SiO2(230nm)/PVA(40nm)/CuPc(40nm)/Au的器件。在同等条件下，以PVA/SiO2为绝缘层的OTFT比单层SiO2绝缘层器件载流子迁移率提高一倍，达到1.5×10-3cm2/Vs，而关态电流降低了一个数量级，为3.8×10-11A。然后介绍了SiO2/SiaN4/SiO2复合绝缘层的制备工艺和对器件性能的改善，研究了复合绝缘层厚度对器件性能的影响，随着厚度的增加，器件载流子迁移率降低，“关态”电流减小。 2．研究了OTS修饰的OTFT器件的性能。首先介绍了OTS修饰SiO2的机理和步骤，然后通过实验结果对比，得到修饰后的器件载流子迁移率和开关电流比均升高，阈值电压有所降低。然后尝试将OTS推广到修饰不同厚度的CuPc器件，通过对比实验结果得到40nm的CuPc器件性能最好。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：论文符号对应表

声明

第一章 前言

1.1 有机薄膜晶体管(OTFT)的发展历程和应用前景

1.2 OTFT在平板显示领域的地位

1.3 目前OTFT存在的问题与研究热点

1.4 论文的主要研究内容

第二章 OTFT的材料，工作机理和重要参数

2.1 OTFT的材料

2.1.1 半导体材料

2.1.2 绝缘层材料

2.1.3 电极材料

2.2 OTFT的结构及工作机理

2.2.1 OTFT的结构

2.2.2 OTFT的工作机理

2.3 评价OTFT器件性能的重要参数

2.3.1 载流子迁移率

2.3.2 阈值电压

2.3.3 开关电流比

第三章 SiO2／Si3N4薄膜制备工艺的比较分析

3.1 热氧化法制备SiO2

3.1.1 热氧化法制备SiO2原理

3.1.2 热氧化法制备SiO2工艺过程

3.2 磁控射频溅射制备SiO2／Si3N4

3.2.1 磁控射频溅射法制备SiO2／Si3N4原理

3.2.2 磁控射频溅射法制备SiO2／Si3N4工艺过程

3.3 等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备SiO2／Si3N4

3.3.1 PECVD法制备SiO2／Si3N4原理

3.3.2 PECVD法制备SiO2／Si3N4工艺过程

3.4 不同工艺制备的SiO2薄膜绝缘性能对比分析

3.4.1 三种工艺制备出的SiO2薄膜性能分析

3.4.2 三种制备工艺的对比分析

第四章 复合绝缘层器件的性能研究

4.1 PVA／SiO2双绝缘层器件性能研究

4.1.1 器件的制作工艺

4.1.2 器件性能的测试结果与讨论

4.2 SiO2／Si3N4／SiO2复合绝缘层器件研究

4.2.1 复合绝缘层的制备和电容特性的研究

4.2.2 采用SiO2／Si3N4，SiO2复合绝缘层的OTFT器件性能的研究

4.3 小结

第五章 采用OTS修饰对0TFT性能影响的研究

5.1 OTS修饰SiO2绝缘层的作用机理

5.2 实验过程

5.3 器件性能测试结果讨论

5.4 OTS修饰不同厚度的CuPc器件研究

5.5 小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

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