發(fā)布時間：2017-10-21 18:07

  本文關(guān)鍵詞：基于三層絕緣層的柔性有機場效應晶體管的制備與研究

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【摘要】：柔性低電壓高性能有機場效應晶體管的研究對于實現(xiàn)柔性低功耗,大面積制備有機電子器件和存儲器件起著至關(guān)重要的作用。目前廣泛研究的柔性有機晶體管存在制備工藝復雜,操作電壓較大,遷移率較低等問題,制備得到的柔性有機晶體管也面臨著在實際電路中運用的穩(wěn)定性問題,例如偏壓穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及機械穩(wěn)定性等,因此研究利用簡便的旋涂聚合物材料制備可實現(xiàn)低電壓操作并具備高遷移率高穩(wěn)定性的柔性晶體管具有重要意義�；谡n題組前期工作研究,我們以PET作為柔性襯底,研究不同絕緣層的制備工藝,通過對比分析絕緣層的粗糙度和接觸角,并五苯生長形貌和器件的電學性能,不斷的優(yōu)化實驗找到了最優(yōu)的絕緣層結(jié)構(gòu)。最優(yōu)結(jié)果為采用PMMA/PVP/PMMA作為絕緣層,采用并五苯作為有機半導體層制備了可實現(xiàn)柔性低電壓高性能的有機場效應晶體管。器件工作電壓在5 V以內(nèi),遷移率可達到1.2 cm2/Vs,閾值電壓為-1.3 V,開關(guān)比為106,達到了可以驅(qū)動低壓設(shè)備的性能標準。單層的PMMA絕緣層器件存在遷移率較低和不穩(wěn)定的問題,加入PVP修飾后性能得到提高,但由于PVP材料的問題帶來了回滯問題。三層絕緣層結(jié)構(gòu)中,頂層的PMMA為疏水性絕緣層,不僅進一步降低了絕緣層整體的粗糙度,改善了絕緣層的親水性問題,隔絕了空氣中水氧和半導體層電荷進入絕緣層導致的器件性能不穩(wěn)定。從AFM上可知,三絕緣層為無孔光滑的絕緣層,其上生長的并五苯晶粒最大,相應的載流子遷移率也最大。我們分別對器件進行了偏壓測試,熱穩(wěn)定測試和機械穩(wěn)定性測試。測試結(jié)果表明三層絕緣層的器件具有最好的耐偏壓性能,在5 V偏壓下作用1200 s輸出電流沒有明顯的衰減,施加偏壓前后器件的閾值電壓變化只有0.07 V。對器件進行熱穩(wěn)定測試,從20℃一直加熱到120℃,每種溫度均加熱2小時,保證器件充分受熱。實驗結(jié)果表明三絕緣層器件可承受100℃的高溫2小時并且在高溫下仍然具有良好的器件性能,對于加熱后的電學性能的變化進行詳細分析,并提出了相應的機理解釋實驗現(xiàn)象。機械穩(wěn)定性測試中我們分別采用不同的彎曲方式垂直溝道和平行溝道,不同的彎曲保持狀態(tài)下靜置2小時等測試。實驗表明器件在連續(xù)1000次的機械彎曲狀態(tài)下,無論是垂直溝道還是平行溝道彎曲性能基本保持穩(wěn)定,在彎曲保持狀態(tài)下靜置2小時后,閾值電壓變化在0.5 V以內(nèi),整體顯示出良好的低壓操作及性能穩(wěn)定性。我們所研究得到的三層絕緣層柔性低電壓有機場效應晶體管具有良好的電學性能和穩(wěn)定性,為柔性低電壓有機場效應存儲器的研究提供了新的思路。
【關(guān)鍵詞】：柔性低電壓有機晶體管 高性能 偏壓穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 機械穩(wěn)定性
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN386
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專用術(shù)語注釋表8-9
• 第一章 緒論9-12
• 1.1 柔性低電壓OFTEs的研究背景9-10
• 1.2 柔性低電壓OFETs的研究進展10-11
• 1.3 本論文的主要工作11-12
• 第二章 柔性低電壓有機場效應晶體管12-24
• 2.1 柔性低電壓OFETs基本介紹12-21
• 2.1.1 柔性低電壓OFETs基本結(jié)構(gòu)和參數(shù)12-13
• 2.1.2 柔性低電壓OFETs常用材料13-16
• 2.1.3 柔性低電壓OFETs常見分類16-21
• 2.2 柔性低電壓OFETs的制備過程21-23
• 2.2.1 材料準備21
• 2.2.2 制備流程21-23
• 2.2.3 器件表征和測試23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 柔性低電壓有機聚合物絕緣層及器件的性能24-34
• 3.1 單層PMMA絕緣層器件的制備24-27
• 3.2 PMMA/PVP雙絕緣層器件的制備27-30
• 3.3 PMMA/PVP/PMMA三層絕緣層器件的制備30-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第四章 柔性低電壓OFETs的電學穩(wěn)定性測試34-40
• 4.1 偏壓穩(wěn)定性分析與研究34-36
• 4.2 熱穩(wěn)定性分析與研究36-39
• 4.3 本章小結(jié)39-40
• 第五章 柔性低電壓高性能OFETs的機械性能研究40-47
• 5.1 彎曲半徑和方向?qū)θ嵝缘碗妷篛FETs的性能影響40-44
• 5.2 彎曲保持對柔性低電壓OFETs的性能影響44-46
• 5.3 本章小結(jié)46-47
• 第六章 總結(jié)與展望47-49
• 參考文獻49-53
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文53-54
• 附錄2 攻讀碩士學位期間申請的專利54-55
• 附錄3 攻讀碩士學位期間參加的科研項目55-56
• 致謝56

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本文編號：1074623