【摘要】：有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)材料來源廣泛、可用于柔性襯底和可大規(guī)模生產(chǎn)以及它簡單的生產(chǎn)工藝,使其成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)之一。金屬-半導(dǎo)體界面接觸質(zhì)量是影響OTFT器件性能的關(guān)鍵因素之一。因此,本文重點(diǎn)研究基于并五苯的OTFT器件的電極注入性能�；谡{(diào)控金屬-并五苯界面的接觸勢(shì)壘的方法來提高器件電極注入效應(yīng),探究不同性質(zhì)的電極修飾材料和單電極修飾層結(jié)構(gòu)對(duì)接觸勢(shì)壘的影響。首先,探究Au、Ag、Cu三種電極與MoO_3能級(jí)匹配效果,發(fā)現(xiàn)Cu與MoO_3匹配時(shí),電極-半導(dǎo)體接觸勢(shì)壘最小,最有利于電極的空穴注入。由于載流子在OTFT源漏電極的傳輸作用有所不同,又研究了MoO_3作為單電極修飾層與雙極修飾層對(duì)器件性能的不同影響。其次,制備不同厚度的LiF電極修飾層OTFT器件,LiF厚度為4nm時(shí)制得的OTFT器件整體性能最優(yōu)。又將最佳厚度LiF作為雙電極修飾層和增加LiF厚度后的漏極修飾層器件性能進(jìn)行對(duì)比分析。LiF作為OTFT電極修飾層對(duì)器件性能進(jìn)行優(yōu)化時(shí),主要作用機(jī)理有所不同。作為漏電極阻擋層時(shí)是利用它自身的絕緣特性,提高漏極銅-半導(dǎo)體接觸勢(shì)壘,減小漏電流,使得器件開關(guān)比提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。再次,由于硫與銅的化合物種類較多,價(jià)態(tài)不固定而且CuS高溫易分解為銅單質(zhì)與硫單質(zhì),所以采用CuS作為電極修飾層,研究CuS復(fù)合電極對(duì)器件載流子注入效應(yīng)的影響。制備Ag/CuS與Cu/CuS復(fù)合電極OTFT器件,將兩種器件的各項(xiàng)性能參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn),Cu/CuS復(fù)合電極的電極注入效應(yīng)更高,與標(biāo)準(zhǔn)件相比,載流子遷移率提高1.5倍,開關(guān)比提高5.2倍。又制備了CuS復(fù)合源電極器件,當(dāng)Cu/CuS只作源極修飾層時(shí),源漏電流和遷移率變化不大,但器件的開關(guān)比反而有所減小,這說明Cu/CuS復(fù)合源電極器件結(jié)構(gòu)不利于OTFT器件整體性能的優(yōu)化。最后,嘗試制備Cu/Al合金電極,探究Cu/Al合金電極對(duì)OTFT器件性能的影響。發(fā)現(xiàn)功函數(shù)介于銅與鋁之間的Cu/Al合金電極能夠改善OTFT載流子的傳輸,但其作用機(jī)制不是對(duì)金屬-半導(dǎo)體界面接觸能級(jí)的調(diào)控。Cu/Al合金作為OTFT漏電極時(shí)能夠明顯提高金屬-半導(dǎo)體界面的勢(shì)壘高度,阻礙載流子的傳輸。與單一金屬電極標(biāo)準(zhǔn)件相比,開關(guān)比提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
【圖文】：

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文都會(huì)在有機(jī)半導(dǎo)體材料的研發(fā)方面投入大量資金，期望在新型材料領(lǐng)域能有新的突破與發(fā)現(xiàn)，并且在OTFT方面取得了一些長足的進(jìn)展。鑒于并五苯與金屬接觸界面性能以及電荷傳輸特征的優(yōu)勢(shì)，本文均采用并五苯作為有機(jī)傳輸層來制備OTFT器件。1.3 OTFT 的應(yīng)用OTFT作為光電器件領(lǐng)域中有機(jī)薄膜器件的一種，具有很大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景[12]。例如，OTFT可以應(yīng)用于有機(jī)太陽能薄膜電池、有機(jī)光電檢測(cè)器、有機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備、LED、柔性顯示屏、生物、化學(xué)傳感器[13]、射頻識(shí)別設(shè)備等方面。柔性顯示屏如圖1-1所示。

于并五苯而言，大部分金屬功函數(shù)都小于并五苯功函數(shù)匹配時(shí)金屬的費(fèi)米能級(jí)較高。以金屬 Cu 做電極為例，如苯接觸時(shí)，電極表面電子向著并五苯層移動(dòng)，導(dǎo)致金屬帶負(fù)電，這時(shí)候接觸界面能帶會(huì)向上彎曲，在 OTFT 中電場(chǎng)方向是由金屬電極指向并五苯層。此時(shí)在 MS 界面為勢(shì)壘區(qū)。對(duì)于空穴而言，這個(gè)注入勢(shì)壘是就金屬的費(fèi)O 能級(jí)之間的高度差。在外加反向偏置電壓時(shí)，MS 界為多數(shù)載流子由金屬向并五苯層的注入。EfmLUMOEfsEo EoEfmEo--++++++-空穴阻擋區(qū)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN321.5

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本文編號(hào)：2673358