有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有柔性、制備成本低、質(zhì)量輕、可溶液加工等優(yōu)勢(shì),在柔性顯示、邏輯電路、電子皮膚和人工智能等領(lǐng)域展示出了巨大的應(yīng)用潛力,因此也得到了越來(lái)越多研究人員的關(guān)注。在有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)器件中,電極與半導(dǎo)體接觸質(zhì)量直接決定電荷注入和流出的效率,是影響器件性能的關(guān)鍵因素。其中,真空熱蒸鍍法是制備器件電極最常用的方法之一,然而這種方法所產(chǎn)生的高溫?zé)彷椛湟约敖饘僭訑U(kuò)散可能會(huì)對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體電極接觸界面產(chǎn)生損傷,影響器件性能。但是,至今沒(méi)有文獻(xiàn)在實(shí)驗(yàn)上直接證明有機(jī)半導(dǎo)體熱輻射損傷的存在及其本質(zhì)。另外,在底接觸器件中,電極臺(tái)階對(duì)器件性能的影響也尚不明確。探究蒸鍍過(guò)程中熱輻射損傷和電極臺(tái)階的影響,透徹了解熱損傷的本質(zhì),將有助于進(jìn)一步理解和發(fā)展器件界面工程,獲得高性能有機(jī)電子器件。在本論文中,我們基于同一根單晶制備了具有不同電極結(jié)構(gòu)的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管,以此來(lái)消除器件間的差異,探究器件制備過(guò)程中熱輻射損傷和電極臺(tái)階對(duì)器件性能的影響。主要研究結(jié)果如下:1.利用物理氣相輸運(yùn)法提純和生長(zhǎng)高質(zhì)量紅熒烯單晶。在同一單晶上分別采用貼膜電極和蒸鍍電極的方式構(gòu)筑兩個(gè)頂接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管。我們發(fā)現(xiàn)蒸鍍電極器件的遷移率明顯低于利用無(wú)損貼膜電極方式制備的器件。進(jìn)一步,我們利用開(kāi)爾文探針力顯微鏡測(cè)試了兩種器件的表面電勢(shì)并探究了它們的接觸電阻。結(jié)果表明蒸鍍電極器件的接觸電阻約為貼膜電極器件的2-3倍。我們首次在實(shí)驗(yàn)中證明蒸鍍電極制備過(guò)程中的高溫將會(huì)造成器件接觸電阻的增加,進(jìn)而影響其遷移率。2.我們模擬了紅熒烯單晶器件電極接觸區(qū)域受熱輻射影響的過(guò)程,并對(duì)比了輻射前后器件遷移率和接觸電阻,結(jié)果與第二章的結(jié)論相吻合。根據(jù)紅熒烯晶體的XRD、KPFM數(shù)據(jù)以及器件的轉(zhuǎn)移曲線,我們揭示了晶體熱輻射損傷的本質(zhì),即熱輻射導(dǎo)致晶體內(nèi)晶格缺陷和電荷陷阱密度顯著增加,引起紅熒烯HOMO能級(jí)向下移動(dòng)約0.17 eV,導(dǎo)致電極/半導(dǎo)體界面勢(shì)壘的增加,進(jìn)而影響器件的遷移率。我們還利用n型半導(dǎo)體材料(TIPSTAP)驗(yàn)證了我們得到的結(jié)論。3.探究電極臺(tái)階對(duì)器件性能的影響。我們制備了圖案化的柔性內(nèi)嵌電極,這種結(jié)構(gòu)可以完全避免電極臺(tái)階的影響。我們基于此制備了底柵底接觸的紅熒烯單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管,并將其與傳統(tǒng)的底接觸器件以及頂接觸器件進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,基于內(nèi)嵌電極的器件具有較高的遷移率,接近典型的頂接觸結(jié)構(gòu)器件,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)底接觸器件。
【學(xué)位單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN386
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管簡(jiǎn)介
        1.2.1 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管基本結(jié)構(gòu)
        1.2.2 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本工作原理
        1.2.3 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特性曲線和基本參數(shù)
    1.3 電極/半導(dǎo)體界面性質(zhì)對(duì)器件性能的影響
        1.3.1 常見(jiàn)電極制備方法
        1.3.2 改善電荷注入的常見(jiàn)方法
    1.4 開(kāi)爾文探針力顯微鏡（KPFM）相關(guān)理論與應(yīng)用
        1.4.1 KPFM相關(guān)理論
        1.4.2 KPFM測(cè)定有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的接觸電阻
    1.5 電極制備過(guò)程中的熱輻射損傷問(wèn)題研究現(xiàn)狀
    1.6 本文選題依據(jù)
第二章 探究真空蒸鍍過(guò)程中熱損傷對(duì)紅熒烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能的影響
    2.1 引言
    2.2 紅熒烯單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備
        2.2.1 紅熒烯單晶的提純和生長(zhǎng)
        2.2.2 紅熒烯單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備
    2.3 探究熱損傷對(duì)OFETs性能的影響
        2.3.1 器件場(chǎng)效應(yīng)性能
        2.3.2 接觸電阻
    2.4 本章小結(jié)
第三章 熱輻射損傷本質(zhì)的研究
    3.1 引言
    3.2 熱輻射對(duì)紅熒烯場(chǎng)效應(yīng)器件性能的影響
        3.2.1 器件制備
        3.2.2 電學(xué)性能
    3.3 探究熱輻射的本質(zhì)
        3.3.1 紅熒烯晶體功函數(shù)的變化
        3.3.2 晶格缺陷
    3.4 熱輻射對(duì)n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能影響的研究
        3.4.1 TIPS-TAP晶體陣列的生長(zhǎng)
        3.4.2 TIPS-TAP場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備及性能測(cè)試
    3.5 本章小結(jié)
第四章 探究電極臺(tái)階對(duì)紅熒烯器件性能的影響
    4.1 引言
    4.2 柔性內(nèi)嵌電極器件的制備及性能
        4.2.1 柔性內(nèi)嵌電極的制備
        4.2.2 基于內(nèi)嵌電極的紅熒烯單晶器件的性能表征
    4.3 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
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