本文關(guān)鍵詞：基于噻吩的有機(jī)薄膜晶體管氣體傳感器研究

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【摘要】：有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)氣體傳感器具有多參數(shù)檢測等優(yōu)勢,因而吸引了國內(nèi)外傳感器研究人員的廣泛關(guān)注。本文將OTFT作為傳感器件,以重?fù)诫s的n型硅為襯底、195nm厚的SiO_2為絕緣層,基于不同的有源層薄膜,測試分析了OTFT的電學(xué)性能及其氣敏性能,并就氣敏機(jī)理進(jìn)行了分析。此外,本文設(shè)計并制備了一個基于同一個硅外延片上的3×2個單元的OTFT陣列。首先,以六噻吩(α-sexithiophene,α-6T)薄膜、α-6T與C60衍生物C_(61)([6,6]-Phenyl C_(61) butyric acid methyl ester)組成的異質(zhì)結(jié)復(fù)合薄膜以及有機(jī)/無機(jī)復(fù)合薄膜(α-6T/ZnO)作為有源層分別制備了三種OTFT器件,研究了它們的電學(xué)特性及對NH_3的氣敏響應(yīng)。研究結(jié)果表明,摻雜了C_(61)的復(fù)合薄膜使得響應(yīng)率提高了5.04倍,并對其機(jī)理進(jìn)行了分析。通過研究α-6T與ZnO的質(zhì)量比對OTFT NO_2氣體傳感器氣敏感性能的影響,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量比為3:1的α-6T/ZnO的器件更好地改善了傳感器輸出曲線的飽和性,減少了基線漂移,并提高了恢復(fù)性。然后,依次制備了聚三己基噻吩(Poly(3-hexylthiophene),P3HT)、分層P3HTC_(61)、分層C_(61)-P3HT、復(fù)合P3HT/C_(61)、分層P3HT-還原氧化石墨烯(RGO)、復(fù)合P3HT/可溶性并五苯(Tips-pentacene)六種有源層結(jié)構(gòu)的OTFT器件,測試其電學(xué)性能及氣敏性能。綜合P3HT、P3HT-C_(61)、C_(61)-P3HT、P3HT/C_(61)四種OTFT器件的電學(xué)性能以及氣敏性能,發(fā)現(xiàn)復(fù)合P3HT/C_(61)-TFT的性能最佳,同時,結(jié)合四種薄膜的SEM表征分析其氣敏機(jī)理。另外,摻雜RGO后的P3HT-RGO-TFT源漏電流、靈敏度均增大一個數(shù)量級,且響應(yīng)率增大,改善了基線漂移現(xiàn)象及恢復(fù)性。我們認(rèn)為,RGO本身二維(2D)片層結(jié)構(gòu)起著關(guān)鍵作用。通過研究P3HT/Tips-pentacene OTFT器件膜厚與溫度對器件性能的影響,發(fā)現(xiàn)在60℃下測得器件對NO_2的靈敏度比在室溫下提高1.6倍,而氣噴量為1ml的器件對NH_3的響應(yīng)性能比氣噴量為0.5ml的器件良好。最后,本文設(shè)計并制備具有五種溝道寬度以及長度的3×2有機(jī)薄膜晶體管陣列,并依次從陣列設(shè)計、光刻、濺射鎳鉻層、蒸發(fā)金層、剝離及切片封裝等方面詳細(xì)地介紹了整個實驗過程以及制備參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN321.5;TP212

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本文編號：1154156