【摘要】：有機(jī)薄膜晶體管由于具有柔性、廉價(jià)、成本低的優(yōu)勢(shì),具有很好的研究前景。但是針對(duì)聚合物界面修飾對(duì)薄膜晶體管性能的影響研究比較少。為了改進(jìn)酞菁氧釩薄膜晶體管的電學(xué)性能,獲得高遷移率、低閾值電壓的晶體管器件,本文在以n型重?fù)诫sSi為襯底的SiO_2絕緣層上分別旋涂了不同配比的有機(jī)聚合物材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為界面修飾層,研究了復(fù)合薄膜的表面形貌、電容特性以及基于聚合物界面修飾的NO_2氣體傳感器器件的性能和酞菁薄膜晶體管器件的轉(zhuǎn)移和輸出等電學(xué)性能。首先利用原子力顯微鏡(AFM)研究了SiO_2襯底的表面形貌及其粗糙度,發(fā)現(xiàn)未經(jīng)聚合物修飾的SiO_2襯底表面粗糙度約為0.88 nm以上,而經(jīng)三氯甲烷為溶劑配置的PMMA溶液,使復(fù)合薄膜的表面粗糙度降低至0.45 nm、經(jīng)無(wú)水乙醇為溶劑配置的PVP溶液,使復(fù)合薄膜的表面粗糙度降低至0.22 nm;經(jīng)PMMA和PVP界面修飾后的p-6P薄膜的單疇尺寸達(dá)到了6~8μm和4μm,較直接生長(zhǎng)在SiO_2上p-6P薄膜(單疇尺寸為1μm)更有利于有機(jī)材料的生長(zhǎng),使其上生長(zhǎng)的薄膜更加平整規(guī)則有序、陷阱缺陷少,為制備高性能的薄膜晶體管實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。接著對(duì)SiO_2、SiO_2/PVP和SiO_2/PMMA三種絕緣層條件下的電容特性進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)單層SiO_2絕緣層的電容達(dá)到了10.1 nF/cm~2,經(jīng)修飾后的SiO_2/PMMA和SiO_2/PVP絕緣層的電容值都有不同程度的降低,達(dá)到了7.7 nF/cm~2和7.9 nF/cm~2�；赑MMA界面修飾層的PMMA/p-6P/VOPc制備了薄膜晶體管氣體傳感器器件。在10、20和25 ppm氣體濃度下,電流響應(yīng)程度與回復(fù)程度都得到提升,在10 ppm下提高了約1倍。最后研究了經(jīng)兩種聚合物界面修飾對(duì)酞菁薄膜晶體管電學(xué)性能的影響,制備了VOPc/Rub異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管,得出基于PMMA界面修飾的晶體管器件遷移率達(dá)到了0.27 cm~2/Vs,基于PVP界面修飾的晶體管器件遷移率達(dá)到了0.064 cm~2/Vs。經(jīng)PMMA修飾制備的PMMA/p-6P/VOPc/Rub異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管,器件的遷移率較p-6P/VOPc制備的晶體管提高了大約十倍,飽和電流提高了一個(gè)量級(jí)。因此,基于聚合物界面修飾制備的酞菁薄膜晶體管,在實(shí)現(xiàn)高性能的OTFT器件領(lǐng)域中有良好的應(yīng)用前景。
【圖文】：

第 1 章 緒 論來(lái)，OTFT 器件的研究呈現(xiàn)出多元化的方向發(fā)展，包括半導(dǎo)體材研究、絕緣層的材料和修飾、器件的結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)等等。2012 年，，用酞菁銅（CuPc）作為 OTFT 的有機(jī)半導(dǎo)體層，器件表現(xiàn)出高的閾值斜率和較高的電流開(kāi)關(guān)比。隨后，2015 年，W. M. Tang[14]對(duì) 器件進(jìn)一步研究，改變器件的絕緣層材料，采用二氧化鋯（ZrO2）利用退火對(duì)器件進(jìn)一步改善，獲得的 OTFT 器件了擁有-0.89 V 的 1.05 V/decade 的低亞閾值斜率。2016 年，He X 等采用紅熒烯和二-無(wú)機(jī)的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，從而得到了電子遷移率 1.27 cm2/Vs，空穴遷的高性能器件[15]。這是一種典型的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也給有機(jī)半導(dǎo)體材料的結(jié)合提供了思路。2017 年，S. Sinha 等人研究了紅熒烯和件性能的影響[16]（如圖 1.1）。2018 年，不同厚度的紅熒烯單晶被電荷傳輸特性，并且指出了有機(jī)/無(wú)機(jī)和單晶/多晶之間界面層的電圖 1.2）。

第 1 章 緒 論面均有涉及[18]�；谌嵝曰字苽涞娜嵝砸壕э@示器早在 2001 年就已經(jīng)被其性能優(yōu)異，具備實(shí)際應(yīng)用的潛力。以 OTFT 為基本結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在柔性電路印刷制備，實(shí)現(xiàn)了基本的電流增強(qiáng)和相關(guān)的傳感器檢測(cè)[20]。將 OTFT 器種氣體傳感器的基本結(jié)構(gòu)是在 20 世紀(jì)八十年代首先提出的，當(dāng)時(shí)是為了檢雜聚合物對(duì)源漏電流導(dǎo)電溝道的影響[21]。后來(lái)相關(guān)的器件被廣泛研究，甚至子鼻[22]、體溫傳感器等等與人體極為親和的 OTFT 傳感器件。剛剛裝修的房究工廠存在大量的污染氣體，比如二氧化氮（NO2）、甲醛（formaldehyde）NH3）等等，相應(yīng)的有機(jī)半導(dǎo)體氣體傳感器也逐漸被研發(fā)出來(lái)[23,24,25]。比如-3-己噻吩（P3HT）和氧化鐵（Fe2O3）納米復(fù)合薄膜的 OTFT 甲醛氣體傳感器[2二維二硫化錫（SnS2）[27]、CuPc[28]以及 TIPS-并五苯[29]等材料的 NO2氣體
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB383.2

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