晶體管是電子元器件中不可或缺的基本組成部分,在電路中起到開關(guān)、放大作用。其中,基于有機(jī)半導(dǎo)體的有機(jī)場效應(yīng)晶體管（organic field-effect transistor,OFET）,具有低成本、柔性、溶液法制備、生物兼容性等突出優(yōu)勢,近年來引起了廣泛關(guān)注。目前,OFET被認(rèn)為在簡單電路中可以取代無機(jī)晶體管,如有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管（active matrix/organic light emitting diode,AMOLED）電路、無源射頻識別標(biāo)簽等,可實現(xiàn)柔性、透明的可穿戴設(shè)備;同時,基于其優(yōu)秀的生物兼容性,OFET在電子皮膚、活體檢測和醫(yī)療監(jiān)控等方面具有先天優(yōu)勢,在生物工程、健康醫(yī)療領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。最近十年來,隨著人們對材料合成、分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、器件構(gòu)型的認(rèn)識不斷加深,OFET的器件性能得到了極大提升,遷移率已經(jīng)突破100 cm² V^-1 s^-1,已經(jīng)可以滿足邏輯電路和驅(qū)動電路的要求。但是,在OFET的實際應(yīng)用進(jìn)程中,仍然存在幾個亟需解決的關(guān)鍵問題——器件性能的一致性、穩(wěn)定性以及制備工藝的可重復(fù)性,... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

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有機(jī)場效應(yīng)晶體管的四種器件構(gòu)型

應(yīng)晶體管是通過柵極電壓產(chǎn)生的電場，來調(diào)控溝道電極電壓可調(diào)控電荷的注入和累積，以底柵頂接觸結(jié)構(gòu)其工作原理如圖 1-2 所示。對于 p 型有機(jī)半導(dǎo)體，當(dāng) O極接負(fù)電壓，空穴將由源極向半導(dǎo)體層注入，并在源下，在半導(dǎo)體溝道中向漏極方向傳輸，最后在漏極流生的電流稱為源極電流（IS），載流子從漏極流出所ID），溝道中源極流向漏極的電流稱為源漏電流（IDS/漏極和柵極之間輕微的泄漏電流（IG）通�？梢院雎� IDS。在 OFET結(jié)構(gòu)中，可以近似地把柵極和半導(dǎo)體層器”的兩個極板，那么溝道中的載流子密度可以通過柵個負(fù)的柵壓（VG），“平板電容器”將形成一個由半導(dǎo)在電場的作用下，由源極注入的載流子將在靠近絕緣。通過柵極電壓可以調(diào)控垂直電場的強(qiáng)度，進(jìn)而調(diào)控密度，致使 IDS產(chǎn)生數(shù)量級的變化�？梢园褨艠O看作是體管也常作為開關(guān)器件應(yīng)用于電路中。

(a) (b)圖 1-3 有機(jī)場效應(yīng)晶體管的兩個特性曲線。(a) 轉(zhuǎn)移曲線（VDS= -10 V，器件工作在飽和區(qū)）；(b) 輸出曲線（虛線左側(cè)曲線代表器件工作在線性區(qū)，右側(cè)曲線代表器件工作在飽和區(qū)）當(dāng) VG大于某一特定的電壓（即 VT）時，器件的溝道將累積足夠的電荷，溝道開始導(dǎo)通。當(dāng)|VDS|＜|VG-VT|時，器件工作在線性區(qū)，柵壓引起的垂直電場感應(yīng)出足夠的電荷，并均勻地分布在器件溝道里，此時整個溝道可以近似地看作是一個沿溝道方向的恒定電阻，IDS隨 VDS的增大而增大，源漏電流可表達(dá)為：IDS = WLμCiVG - VT - VDS2VDS (1-1)式中，W、L 分別為溝道的寬和長；μ 為載流子遷移率，單位為 cm2V-1s-1；Ci為絕緣層的單位面積電容，單位為Fcm-2。當(dāng)器件工作在線性區(qū)時，|VDS|遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于|VG-VT|的值，常常把公式(1-1)簡化為：I= WμC(V - V)V (1-2)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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