有機(jī)薄膜晶體管（Organic Thin-Film Transistor,OTFT）由于其有機(jī)半導(dǎo)體（Organic Semiconductors,OSCs）功能層的強(qiáng)大且可控的化學(xué)敏感性以及在后端電路中晶體管的參數(shù)放大能力,在物理、生物以及化學(xué)傳感器、可穿戴電子器件等領(lǐng)域中備受人們關(guān)注,并成為現(xiàn)代有機(jī)電子應(yīng)用領(lǐng)域中的元器件與重要組成部分。其中,針對(duì)可能給人體健康安全產(chǎn)生危害的少數(shù)有毒有害氣相原子或分子檢測(cè)與分析上,基于OTFT的氣體傳感器具有敏感材料設(shè)計(jì)靈活、集成度高、信號(hào)增益大以及多參數(shù)探測(cè)等特點(diǎn),在危險(xiǎn)氣體探測(cè)和生物醫(yī)療領(lǐng)域中具有重要意義與廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái),研究者主要圍繞敏感材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾、薄膜形貌調(diào)控、功能層之間的界面修飾等方面對(duì)氣體探測(cè)性能進(jìn)行優(yōu)化,并利用OTFT作為信號(hào)轉(zhuǎn)換器,也作為信號(hào)放大器,實(shí)現(xiàn)多參數(shù)探測(cè)。因此,本論文從近期OTFT的應(yīng)用基礎(chǔ)角度出發(fā),結(jié)合其發(fā)展動(dòng)態(tài),首先研究了OTFT器件中OSCs薄膜形貌與氣敏響應(yīng)的相互關(guān)系,優(yōu)化OSCs的結(jié)晶度與晶界密度,從而實(shí)現(xiàn)高性能、高響應(yīng)度的OTFT氣體傳感器;隨后,研究了聚合物介電層中羥基對(duì)于OTFT氣體傳感器穩(wěn)定... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

OTFT的四種基本結(jié)構(gòu)示意圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4GDSlogdVSSdI（1-3）log1iSSBCSSeNqKTq（1-4）圖1-2（b）為OTFT器件的輸出特性曲線，同一條曲線中，VDS為固定值，IDS隨VG變化而變化，表現(xiàn)為柵極電壓VG對(duì)導(dǎo)電溝道中電流的調(diào)制作用。當(dāng)柵極電壓VG大于閾值電壓VT且保持不變，VDSVG-VT時(shí)，器件工作在線性區(qū)域，溝道電流IDS隨VG線性增加；當(dāng)VDSVG-VT時(shí)，器件此時(shí)處于預(yù)夾斷狀態(tài)，漏極處的載流子剛好被耗盡，IDS趨于飽和；當(dāng)VDSVG-VT時(shí)，器件工作在飽和區(qū)域，IDS飽和，不再增大，增大的電壓大部分落在了耗盡區(qū)。公式（1-5）和（1-6）分別描述了OTFT器件工作在線性區(qū)和飽和區(qū)時(shí)，IDS與VG的關(guān)系：DSiDSGTWICVVVL（1-5）2DSGT2iWICVVL（1-6）（a）（b）圖1-2OTFT器件的工作特性曲線示意圖。(a)在固定源漏電壓下，源漏電流隨柵電壓變化的轉(zhuǎn)移特性曲線；(b)在不同柵電壓下，源漏電流隨源漏電壓變化的輸出特性曲線[23]此外，OTFT器件中源漏電極與有機(jī)半導(dǎo)體層間的接觸電阻RCW與器件的遲滯效應(yīng)也是不可忽視的器件性能的重要指標(biāo)。其中，接觸電阻RCW主要由源漏電

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6得OTFT器件場(chǎng)效應(yīng)遷移率也從最初的10-5cm2V-1s-1數(shù)量級(jí)迅速提升到了10cm2V-1s-1，開(kāi)關(guān)比數(shù)值也大幅提升到108次方數(shù)量級(jí)[31]。OTFT性能的顯著提升也為柔性顯示、射頻識(shí)別標(biāo)簽（RFID）、大面積集成電路與傳感器等應(yīng)用提供了實(shí)現(xiàn)的可能性[32-35]。由于有機(jī)半導(dǎo)體的電子性能依賴于分子堆積、薄膜形態(tài)和界面特性，因此科研人員重點(diǎn)圍繞著有機(jī)分子材料合成、器件制備工藝、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備等方面，并將其作為一個(gè)整體考量，圖1-3所示。圖1-3有機(jī)分子設(shè)計(jì)與工藝工程在有機(jī)薄膜晶體管中的應(yīng)用[37]在有機(jī)分子設(shè)計(jì)方面，OSC作為載流子聚集與傳輸?shù)年P(guān)鍵部分，對(duì)OTFT遷移率等電學(xué)性能起著決定性作用。例如在線性并苯結(jié)構(gòu)的OSC材料中（如并五苯、并四苯等），-共軛距離、方向以及相對(duì)位移距離描述了相鄰分子間的分子軌道重疊程度，這也表明了分子設(shè)計(jì)對(duì)OSC電荷傳輸性質(zhì)的重要性。特別地，并苯核長(zhǎng)度的選擇是經(jīng)過(guò)理論性能極限、化學(xué)穩(wěn)定性與加工難易程度綜合考量，WatanableM.等人通過(guò)光致發(fā)射率光譜法對(duì)比蒽、并四苯、并五苯以及并六苯的最高電子已占軌道（HOMO），討論了分子大小對(duì)薄膜形態(tài)強(qiáng)烈的依賴性以及在給定溫度下，較小的并苯具有更多的三維生長(zhǎng)，而較大的并苯趨向于小晶粒的形成[38]。因此，為了進(jìn)一步提高OSC遷移率，更多的策略包括采用用其他雜芳族環(huán)、連接較大的取代基甚至吸電子基團(tuán)取代部分苯環(huán)以降低芳族性[39]。此外，有機(jī)介電材料在OTFT


本文編號(hào)：3562597