【摘要】：構建低功耗、高抗噪的印刷互補型金屬-氧化物-半導體(CMOS)反相器是實現(xiàn)印刷邏輯門和大規(guī)模集成電路的實際應用的關鍵。與傳統(tǒng)的制備薄膜晶體管(TFT)和CMOS反相器的微納加工工藝相比,印刷可以直接圖案化沉積,具有成本低、材料利用率高、可柔性化以及可大面積制備器件陣列等優(yōu)勢。然而,由于p型和n型薄膜晶體管(TFT)性能不太匹配,目前印刷制備的CMOS反相器的性能仍不太理想。鑒于此,本論文重點研究了基于噴墨印刷n型氧化物TFT和p型碳納米管TFT的低工作電壓雜化CMOS反相器的制備。本論文首先通過調整柵介電層材料及其厚度以及金屬氧化物墨水組成等來優(yōu)化n型金屬氧化物TFT的性能。當柵介電層為50 nm HfO2,以摩爾比為1:1(In:Zn)的IZO為有源層時,氧化物TFT具有最優(yōu)的性能。采用小管徑單手性的(9,8)SWCNT制備了p型的碳納米管TFT,在VGS=-1 V～3 V時與n型的IZO TFT具有相似的電學性能。在相對較低的退火溫度(300℃)下,由兩者構建的雜化CMOS反相器顯示出良好的性能,如在Vdd=2 V時,電壓增益高達45,靜態(tài)功耗僅為0.4 μW,在1/2 Vdd時噪聲容限約為83%,并具有良好的均一性。另外以離子膠為介電層構建出低電壓的氧化物和碳納米管TFT器件,并構建出雜化CMOS反相器。通過優(yōu)化墨水配比、打印次數(shù)、退火溫度等獲得了工作電壓1 V,遷移率為6 cm2 V-1 s-1的IO TFT;優(yōu)化側柵與離子膠的接觸面積,獲得了工作電壓1 V,遷移率為4 cm2 V-1 s-1的p型碳納米管TFT器件。在此基礎上,首次印刷制備出了以離子膠為介電層基于n型的IO TFT和p型的碳納米管TFT的雜化CMOS反相器,反相器在小于1 V的工作電壓下具有較好的性能。
【圖文】：

邐ＩＢｔ逡逑ｉ逡逑圖１．３邋ＤＭＰ－２８３１噴墨打印機逡逑通常，噴墨打印機的分辨率約為２０邋＂ｍ，使用合適的墨水可將其提高到４００逡逑ｎｍ。影響其分辨率的主要因素包括油墨的配方、基底和噴嘴的溫度以及噴嘴直逡逑徑等。如圖１．４邋（ａ）為油墨從噴嘴噴出到在基底干燥，形成“咖啡環(huán)”圖案的過逡逑程�！翱Х拳h(huán)”效應主要是由油墨內部液體向外流動和接觸線的釘扎引起的，如逡逑圖１．４邋（ｂ）所示［３４，３５］，對于制備均勻致密的薄膜是不利的。可以通過以下方法抑逡逑制“咖啡環(huán)”的形成：逡逑（１）

邐、逡逑＼一油墨轉移到基底邐Ｕ逡逑圖１．６邋（ａ）孔版印刷流程示意圖ｔ４６］邋（ｂ）凹版印刷流程示意圖［５１］逡逑４．凹版印刷（Ｇｒａｖｕｒｅ邋ｐｒｉｎｔｉｎｇ）逡逑凹版印刷是包含以下三個過程（如圖丨．６邋（ｂ）所示）的印刷方式：（１）首先逡逑將印版上涂覆上油墨；（２）使用刮墨刀刮掉多余的油墨，印版上僅凹陷部分留有逡逑油墨；（３）將油墨轉移到基底上形成圖案［５１］。凹版印刷的工作原理與孔版印刷逡逑類似，主要區(qū)別是孔版印刷直接將油墨與基底接觸后刮涂，而凹版印刷則是先將逡逑油墨在凹槽內刮涂后轉印于承載物。凹版印刷對印刷版要求比較高，導致其制作逡逑成本較高，一般僅限于大批量、高質量的產品印刷。但凹版印刷對油墨選擇性較逡逑低，可以印刷含有大顆粒、粘度較低的油墨，同時印刷原理和機械結構簡單，較逡逑容易實現(xiàn)高速生產，可以通過調節(jié)圖案中各部分的厚度來表現(xiàn)豐富的圖案層次，逡逑在印刷電子領域具有有較大的應用優(yōu)勢。逡逑５？柔版印刷（Ｆｌｅｘｏｇｒａｐｈｉｃ邋Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）逡逑柔版印刷是利用柔性聚合物作為印版的復制型印刷技術，其主要由柔性印版、逡逑網紋輥以及供墨系統(tǒng)等。與凹版印刷相反
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN386

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本文編號：2691002