有機(jī)薄膜晶體管(Organic thin film transistors,OTFT)因其低成本、均一性好、可大面積制備以及能在柔性襯底上制備等優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越受到人們的青睞。近些年來(lái),OTFT得到了迅速的發(fā)展,在平板顯示、傳感器和探測(cè)器等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。但是,OTFT目前仍然有遷移率不高、穩(wěn)定性不夠、驅(qū)動(dòng)電壓高等問(wèn)題存在。本文選用高介電常數(shù)的氧化物作為絕緣層材料,來(lái)降低薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)電壓,詳細(xì)的研究了絕緣層對(duì)器件性能帶來(lái)的影響;并且對(duì)有源層結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),達(dá)到提升薄膜晶體管器件性能的目的。本論文具體工作如下:1.選用高介電常數(shù)的氧化鋯作為絕緣層材料,Pentacene作為有源層材料,并且利用PMMA對(duì)絕緣層進(jìn)行修飾,改善界面形貌,降低陷阱密度,極大的提升了Pentacene晶粒的尺寸和降低了晶界的數(shù)量,從而提升載流子的傳輸效率,改善器件性能。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究絕緣層厚度對(duì)器件性能的影響,絕緣層厚度除了影響薄膜的介電特性和形貌以外,更重要的是,影響著絕緣層電容的大小。通過(guò)前驅(qū)體溶液的濃度來(lái)控制絕緣層的厚度,在保證絕緣層良好的介電特性的前提下,提高絕緣層的電容,增加導(dǎo)電溝道的電荷聚積能力,獲得最優(yōu)的器件性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)PMMA修飾的氧化鋯絕緣層厚度為55nm時(shí),薄膜晶體管器件展現(xiàn)出了最優(yōu)的性能,器件的遷移率為0.335cm~2/Vs,開(kāi)關(guān)比為1.14×10~4,閾值電壓為-0.99V,亞閾值斜率為0.5V/dec。2.針對(duì)薄膜晶體管器件的有源層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),在Pentacene中間插入一層1nm的F_(16)CuPc,設(shè)計(jì)成Pentacene/F_(16)CuPc/Pentacene疊層結(jié)構(gòu),研究疊層結(jié)構(gòu)對(duì)于薄膜晶體管器件性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Pentacene/F_(16)CuPc/Pentacene疊層結(jié)構(gòu)中的F_(16)CuPc/Pentacene異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可以有效地提升自由載流子的數(shù)量,填補(bǔ)載流子陷阱;另一方面,該種結(jié)構(gòu)可以有效的降低溝道電阻,增加導(dǎo)電溝道的導(dǎo)電性,提升了載流子的傳輸效率,從而提升薄膜晶體管器件的性能。最終基于Pentacene/F_(16)CuPc/Pentacene疊層結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管器件的遷移率為0.4cm~2/Vs,開(kāi)關(guān)比為1.25×10~5,閾值電壓為-10V。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN321.5
【部分圖文】：

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文蒸鍍、噴墨打印等等。正是由于以上的諸多優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，有機(jī)小分子FET 上的應(yīng)用越來(lái)越多，正處于一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期。 薄膜晶體管的發(fā)展簡(jiǎn)史對(duì)于薄膜晶體管的研究，最早可以追溯到 1934 年。如圖 1-1(a)所示nfeld[11]的專利中提到的器件結(jié)構(gòu)和底柵錯(cuò)排型的結(jié)構(gòu)很相似，都是向最極施加電壓，以此來(lái)控制器件的電流大小，電流則在最上層的兩個(gè)電極。然而，Lilienfeld 對(duì)于該器件工作原理的描述卻并不完全準(zhǔn)確，他沒(méi)有必須由半導(dǎo)體材料作為有源層這一關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。隨后，Heil[12]在 1935 年一個(gè)發(fā)明專利很好的解決了上述問(wèn)題，其器件構(gòu)想如圖 1-1(b)所示。在該Heil 明確的提出了薄膜晶體管的有源層必須使用半導(dǎo)體材料的概念。然時(shí)的制作工藝來(lái)說(shuō)，還達(dá)不到制作這種器件的技術(shù)水平要求，所以上述留在原理構(gòu)思階段。

圖 1-2 Hofstein 等人提出的 MOSFET 結(jié)構(gòu)示意圖一時(shí)間，薄膜晶體管 TFT 也被發(fā)明制造出來(lái)。WeimerStaggered）的器件結(jié)構(gòu)，如圖 1-3 所示。與 MOSFET非常類似，都包含源漏電極、有源層、柵絕緣層和柵處位置也大致一樣。但是兩者之間也是有一些區(qū)別的上、基底材料的選擇、有源層材料的選擇以及有源層也存在區(qū)別。因此，雖然 MOSFET 與 TFT 在器件功能學(xué)特性要遠(yuǎn)高于后者，當(dāng)然，在制作成本上，TFT 具有

圖 1-2 Hofstein 等人提出的 MOSFET 結(jié)構(gòu)示意圖在同一時(shí)間，薄膜晶體管 TFT 也被發(fā)明制造出來(lái)。Weimer 等型（Staggered）的器件結(jié)構(gòu)，如圖 1-3 所示。與 MOSFET 相結(jié)構(gòu)非常類似，都包含源漏電極、有源層、柵絕緣層和柵電件所處位置也大致一樣。但是兩者之間也是有一些區(qū)別的，方法上、基底材料的選擇、有源層材料的選擇以及有源層與置等也存在區(qū)別。因此，雖然 MOSFET 與 TFT 在器件功能上的電學(xué)特性要遠(yuǎn)高于后者，當(dāng)然，在制作成本上，TFT 具有明

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