离子凝胶栅介电层有机薄膜晶体管的制备与应用研究

摘要

有机薄膜晶体管(OTFT)具有机械柔韧性好、可低温溶液法加工，适合于塑料、纸张等普适性衬底等优势，在柔性显示、低成本智能电子标签等领域有着非常广阔的应用前景。然而由于材料和工艺的限制，OTFT存在着工作电压大、驱动电流低等问题，使其在应用上受到非常大的限制。为了解决这一问题，本论文研究了采用离子凝胶作为栅介电层的OTFT器件。离子凝胶介电层中的阴、阳离子在栅极偏置电压下分离形成双电层结构，在微米级的厚度下，亦可以获得μF/cm2数量级的单位面积电容，远远高于普通的聚合物介电材料，从而能有效地降低OTFT开关所需要的电压，并能显著提高开态电流。
　　针对离子凝胶OTFT器件的制备，本论文发展了一种“cut and bond”的工艺方法。将简单涂布工艺形成的大面积离子凝胶薄膜切割成小片后。利用商业化的芯片贴合机，可很好地粘贴在有机半导体层表面，制备顶栅底接触的OTFT器件。该工艺很好地解决了传统方法中绝缘层加工对沟道带来的污染和破坏，并且可实现高精度的自动化加工以满足复杂电路的集成。采用这种工艺，制备了开关电压小于3 V，开态电流达到毫安级，电流开关比超过105的OTFT器件。基于该OTFT器件低工作电压和高驱动电流的特性，进一步研究了其应用于驱动LED，实现了同一柔性塑料衬底上离子凝胶 OTFT驱动红、绿、蓝三种颜色LED的结构的集成，在小于3 V的调制电压下能够对不同的LED进行从暗态到高亮度的调控。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2 OTFT的发展现状与挑战

1.3离子凝胶栅介电层OTFT器件

1.4论文研究目标、主要内容与章节安排

第二章 离子凝胶薄膜的制备与表征

2.1离子凝胶薄膜的制备

2.2离子凝胶薄膜的电学表征

2.3本章小结

第三章 离子凝胶OTFT的制备和表征

3.1器件结构与材料体系

3.2“Cut and bond”工艺

3.3器件制备工艺

3.4测试方法

3.5本章小结

第四章 离子凝胶OTFT的表征结果和应用

4.1器件的电学表征结果

4.2器件应用

4.3本章小结

第五章 结 论

5.1主要工作与创新点

5.2后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

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