本文關(guān)鍵詞：柔性SWNT-TFT溶液工藝及輸出特性仿真研究

  更多相關(guān)文章： 單壁碳納米管 薄膜晶體管 溶液工藝 工藝優(yōu)化 仿真

【摘要】：單壁碳納米管(Single Walled Carbon Nanotube,SWN T)具有高遷移率、高柔韌性等特點(diǎn)備受關(guān)注,而采用SWNT溶液制備的單壁碳納米管隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)薄膜晶體管(Single Wall Carbon Nanotube Random Network Thin Film Transistor,SWNT-TFT)不僅繼承了SWNT的特點(diǎn),而且制備工藝簡(jiǎn)單、靈活,適合制備在各種不耐高溫的柔性襯底上,在柔性、透明宏觀電子應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的潛力。本文針對(duì)溶液工藝的特點(diǎn),選取聚酰亞胺(PI)作為柔性襯底、Ti/Au作為柵電極、Ti/Pd作為源漏電極、Al2O3/SiOx作為柵介質(zhì)層、富含99%半導(dǎo)體型SWNT的溶液用于有源層制備。再對(duì)PI成膜、SWNT隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)成膜、電極圖形化等關(guān)鍵工藝步驟進(jìn)行反復(fù)摸索,最終確定完備的工藝流程。對(duì)SWNT-TFT測(cè)試得到的輸出特性、轉(zhuǎn)移特性、柵漏電情況等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,提出有針對(duì)性的工藝優(yōu)化方案,包括PI成膜工藝優(yōu)化、金屬剝離工藝優(yōu)化、柵介質(zhì)改為SiOx/Al2O3/SiOx三層結(jié)構(gòu)等。在一定程度上,主要解決了溶液工藝制備的SWNT-TFT良好性能比例低、大柵漏電引起電學(xué)特性異常等工藝相關(guān)問(wèn)題,良好性能比例由6.6%提升至30%～37%。對(duì)v=50μm, L=10μm的SWNT-TFT性能進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)飽和電流約1.6μA微安,電流開(kāi)關(guān)比約8760。針對(duì)SWNT-TFT的特點(diǎn),本文通過(guò)Matlab軟件對(duì)溝道中SWNT分布的隨機(jī)性進(jìn)行模擬,并提出了適用于描述低密度的SWNT-TFT的直流特性電流方程。并且在仿真中發(fā)現(xiàn),在越低柵壓情況,SWNT-TFT的直流特性越不受柵介質(zhì)電容的影響,對(duì)柔性應(yīng)用提供理論參考。
【關(guān)鍵詞】：單壁碳納米管 薄膜晶體管 溶液工藝 工藝優(yōu)化 仿真
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN321.5
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-18
• 1.1 引言13-14
• 1.2 SWNT-TFT研究背景14-16
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容16
• 1.4 論文章節(jié)安排16-18
• 第二章 SWNT理論基礎(chǔ)18-28
• 2.1 碳納米管的分類(lèi)18-22
• 2.2 SWNT倒易格子參數(shù)22-23
• 2.3 金屬型SWNT判據(jù)23-25
• 2.4 能帶分析25-28
• 2.4.1 SWNT能量色散方程25-26
• 2.4.2 SWNT能帶圖26-28
• 第三章 柔性SWNT-TFT制備工藝及測(cè)試分析28-46
• 3.1 SWNT-TFT溶液工藝簡(jiǎn)介28-29
• 3.2 材料選擇29-30
• 3.3 SWNT-TFT設(shè)計(jì)30-31
• 3.4 SWNT-TFT工藝流程制定31-38
• 3.4.1 工藝流程設(shè)計(jì)32-34
• 3.4.2 PI襯底制備實(shí)驗(yàn)34
• 3.4.3 柵電極制備實(shí)驗(yàn)34-35
• 3.4.4 SWNT隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)薄膜沉積實(shí)驗(yàn)35-36
• 3.4.5 詳細(xì)流程36-38
• 3.5 SWNT-TFT測(cè)試分析38-41
• 3.6 問(wèn)題分析41-44
• 3.6.1 源漏不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象分析41-43
• 3.6.2 異常大電流及毫無(wú)電學(xué)性能分析43
• 3.6.3 工藝問(wèn)題總結(jié)43-44
• 3.7 工藝優(yōu)化44-46
• 第四章 SWNT-TFT輸出特性仿真46-63
• 4.1 SWNT隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模擬46-50
• 4.1.1 SWNT數(shù)學(xué)模擬46-47
• 4.1.2 Matlab實(shí)現(xiàn)47-50
• 4.2 棚壓與表面勢(shì)50-54
• 4.2.1 載流子濃度50-51
• 4.2.2 SWNT量子電容51-52
• 4.2.3 柵壓及表面勢(shì)關(guān)系52-54
• 4.3 電流模型54-63
• 4.3.1 彈道輸運(yùn)模型54-55
• 4.3.2 SWNT隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)電流模型55-59
• 4.3.3 擬合因子59-61
• 4.3.4 遷移率估計(jì)61-63
• 第五章 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 致謝70-71
• 碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文71

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