當(dāng)前,人們對可穿戴和可植入設(shè)備的需求迅速增長。可拉伸器件能夠保證可穿戴和可植入設(shè)備舒適貼合、精確測量和使用壽命,因此它的實現(xiàn)是至關(guān)重要的。相比于傳統(tǒng)的硅基材料,共軛聚合物由于可溶液加工、相對低的模量(E)和高度可調(diào)的化學(xué)結(jié)構(gòu)等特點而受到越來越多的關(guān)注。本文主要研究了聚3-己基噻吩(P3HT)與苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)共混制備的垂直雙層結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜,并將其應(yīng)用于可拉伸晶體管。工作內(nèi)容如下:(1)P3HT/SIS垂直分層復(fù)合膜的研究。將P3HT與絕緣聚合物SIS的共混溶液旋涂到高表面能的基底上,通過表面誘導(dǎo)垂直相分離獲得P3HT富集在頂部和SIS沉積在底部的的垂直雙層結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜,一步獲得了有機薄膜晶體管的半導(dǎo)體層與絕緣層。通過改變復(fù)合膜中P3HT的含量來調(diào)控復(fù)合膜的相態(tài)結(jié)構(gòu),結(jié)果表明P3HT濃度為0.25 mg/mL時(復(fù)合膜P3HT-0.25),P3HT在SIS基質(zhì)的表面鋪滿,形成一層上表面連續(xù)而相界面粗糙的超薄膜,厚度約為3.91 nm,并且在此配比下的場效應(yīng)性能最佳,獲得了1.0×10~(-2) cm~2V~(-1)s~(-1)的平均遷移率。此外,復(fù)合膜的場效應(yīng)性能均表現(xiàn)出較好的均勻性和重復(fù)性。提供了一種簡單且高效的方法來一步獲得可拉伸半導(dǎo)體和絕緣層,為制作可拉伸晶體管提供了可能。(2)拉伸狀態(tài)下的P3HT/SIS復(fù)合膜的場效應(yīng)性能研究。通過將復(fù)合薄膜轉(zhuǎn)移到彈性體表面進(jìn)行拉伸的方法,研究了不同拉伸應(yīng)變下的復(fù)合薄膜的有機薄膜晶體管器件場效應(yīng)性能,測試結(jié)果表明,復(fù)合膜表現(xiàn)出較高的耐拉伸性,其中復(fù)合膜P3HT-0.25在施加低于50%的拉伸應(yīng)變時,沒有裂紋形成,遷移率(μ)的下降變化不明顯,施加100%的拉伸應(yīng)變時才出現(xiàn)微小裂紋,μ下降了84.5%(相對于未拉伸狀態(tài))。循環(huán)拉伸測試結(jié)果表明,復(fù)合膜P3HT-0.25在50%應(yīng)變下循環(huán)拉伸200次未觀察到裂紋,而遷移率在前幾次循環(huán)拉伸后表現(xiàn)出微弱的下降,之后維持穩(wěn)定。P3HT/SIS復(fù)合膜的耐拉伸性歸因于共混相分離形成的P3HT/SIS垂直分層的褶皺界面和超薄的P3HT半導(dǎo)體層的形成。(3)基于P3HT/SIS復(fù)合膜的可拉伸晶體管的制備及性能研究。設(shè)計了一種適用于P3HT/SIS復(fù)合膜的可拉伸晶體管的制備方案。使用彈性體與金屬復(fù)合的可拉伸電極作為源漏電極,鎵銦液態(tài)金屬(EGain)作為柵極,復(fù)合膜P3HT-0.25作為半導(dǎo)體層和絕緣層,制備了可拉伸晶體管器件。在未施加拉伸應(yīng)變時,可拉伸晶體管的μ為1.3×10~(-2) cm~2V~(-1)s~(-1)。可拉伸晶體管在在施加低于50%的拉伸應(yīng)變時,μ有所下降,但下降控制在一個數(shù)量級以內(nèi),當(dāng)釋放應(yīng)變之后,μ有所恢復(fù)。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN32
【部分圖文】：

1.1 有機薄膜晶體管的器件結(jié)構(gòu)示意圖：（a）底柵頂接觸（BGTC），（b）底柵底接（BGBC），（c）頂柵頂接觸（TGTC），（d）頂柵底接觸（TGBC）。ig 1.1 Schematic diagram of device structure of organic thin film transistor: (a) Bottom gontact (BGTC), (b) Bottom gate contact (BGBC), (c) Top gate contact (TGTC), (d) Top gcontact (TGBC) ..2 有機薄膜晶體管的工作原理及性能參數(shù)源極通常接地（VS= 0），將電壓施加到柵極和漏極，源極和漏極之間的為源極-漏極電壓（VDS）。源極是注入載流子的電極。相對于源極，當(dāng)柵極電壓（VG）時，源極注入電子，當(dāng)施加負(fù)的 VG時，源極注入空穴加的 VG來確定溝道中累積的電荷量，從而確定源極和漏極之間的電流漏極電流：IDS）。溝道中累積電荷量與 VG和絕緣層的電容密度（Ci）成正，電荷僅在距離半導(dǎo)體-電介質(zhì)界面非常短的距離內(nèi)累積，通常在第一。并非所有感應(yīng)電荷都是可移動的并且對有機薄膜晶體管中的 IDS有貢應(yīng)電荷移動之前，首先必須填充任何存在的深陷阱狀態(tài)。也就是說，必

第一章 緒論加都不會顯著增加 IDS，IDS達(dá)到飽和（圖 1.3a），該區(qū)域稱為飽和區(qū)。 飽和電IDS(sat)幾乎與 VDS無關(guān)，與 VG呈二次方關(guān)系，并與載流子的飽和遷移率（μsa呈線性關(guān)系： (sat) = 2 ( )2(1

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文可能低，而電荷累積時的導(dǎo)通電流應(yīng)盡可能高。在有機薄膜晶體管中，未摻雜半導(dǎo)體的體電阻很大程度上決定了截止電流。根據(jù)預(yù)期的應(yīng)用，需要 106至 109的開關(guān)比。有機薄膜晶體管的 IDS-VG特性通常表示為轉(zhuǎn)移特性曲線，即恒定的 VDS下，IDS隨 VG的變化，或者作為輸出特性曲線，即 IDS相對于一組恒定 VG的 VDS（見圖 1.3）。輸出特性曲線對于確定線性區(qū)和飽和區(qū)的有效的 VDS范圍是有益的。它們還可以確定是否為歐姆接觸，也就是說，IDS不會隨著低 VDS線性增加，而是呈現(xiàn)典型的 S 形曲線。正常情況下，應(yīng)繪制正向和反向電壓掃描以評估任何可能的載流子的捕獲，載流子的捕獲會導(dǎo)致電流的滯后。

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本文編號：2818137