發(fā)布時間：2022-02-09 07:30

　　薄膜晶體管（thin-film transistor,TFT）是平板顯示器、記憶卡、射頻識別標簽和其他電子設(shè)備應(yīng)用的關(guān)鍵元件。目前的微電子技術(shù)幾乎完全基于單晶硅技術(shù)。雖然基于該技術(shù)的器件已經(jīng)取得了量級的性能提高,但是缺乏大面積制備,柔性和易于加工等特性,因此在許多新的應(yīng)用領(lǐng)域,該技術(shù)并不適用。為了取代傳統(tǒng)的硅基技術(shù),溶液制備的有機和金屬氧化物半導體和介電體薄膜由于其在室溫下的大面積可加工性、低成本、機械柔性和大面積電/形貌均勻性等優(yōu)點引起了廣泛的研究興趣。然而,有機材料和氧化物材料各有其缺點。有機TFT的主要缺點是遷移率低和穩(wěn)定性差。而溶液處理的氧化物TFT通常需要較高的退火溫度來實現(xiàn)可靠的高性能。與此同時,基于TFT的傳感器具有響應(yīng)速度快、小型化、易加工和高產(chǎn)量等優(yōu)點。因此,為了克服這些缺點并將高性能的TFT應(yīng)用于傳感器中,本博士論文采用了功能層調(diào)控的方法來提高TFT的電學和傳感性能,包括有機薄膜晶體管（organic TFT,OTFT）中的介電層調(diào)控和半導體調(diào)控和金屬氧化物TFT中的功能層陰離子摻雜調(diào)控。本研究內(nèi)容分為以下三個部分:1.研究了功能化的生物介電層、復合介電層和介電層表... 

【文章來源】：電子科技大學四川省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

常見的四種TFT器件結(jié)構(gòu)圖

電子科技大學博士學位論文4DGSTDS=()WICVVVL(1-1)2DGST=()2WICVVL(1-2)其中，C代表介電層的單位電容，W和L分別為導電通道寬度和長度。對于飽和區(qū)域，隨著VGS電壓的逐漸增大，電流驅(qū)動力的提升，在漏極附近的載流子密度的耗盡區(qū)域會逐漸擴大。遷移率和閾值電壓VT，都可以通過圖1-2所示的數(shù)據(jù)利用公式提齲在轉(zhuǎn)移特性數(shù)據(jù)曲線中，由上式可知，將飽和電流值的平方根與VGS作圖，得到斜率為WC/2L，因此所得的X軸截距即為閾值電壓VT。同時在飽和區(qū)的遷移率可通過ID1/2-VGS曲線提取，如公式1-3所述：D2satGS2()ILVWC=(1-3)在理想情況下，遷移率是半導體的固有性質(zhì)，但實際上的遷移率通常包括外部因素，如半導體電極接觸電阻、介電層或者半導體中的陷阱態(tài)密度等。因此，接觸電阻和遷移率往往與VGS相關(guān)。當施加VGS電壓時，遷移率表示在所有能量水平上載流子之間平均的電荷載流子傳輸?shù)娜菀壮潭�。較低的VGS誘導的載流子濃度通常也是比較低的，因為他們更容易被陷阱困祝這些外在因素可能會使作為自變量的遷移率和閾值電壓的處理復雜化。(a)(b)圖1-2TFT器件的典型特性曲線示意圖。(a)轉(zhuǎn)移特性曲線；(b)輸出特性曲線從圖1-2(a)中可以看出，當VGSVT時，TFT工作在亞閾值區(qū)，當ID增加一個數(shù)量級，所需要的柵極電壓的增加值，定義為亞閾值斜率或者亞閾值擺幅（SS），使用公式1-4表述，進一步計算，還可得到TFT的陷阱態(tài)密度NSS（公式1-5）。

電子科技大學博士學位論文6圖1-3用于TFT的一些常見的有機半導體材料化學結(jié)構(gòu)[25]2002年，Klauk等人合成了具有基于旋涂工藝聚合物（其中包括交聯(lián)的聚氯乙烯和聚氯乙烯基共聚物）柵極介電層的并五苯（Pentacene）OTFT，獲得的器件具有優(yōu)異的電學特性，包括載流子遷移率可達3cm2/Vs，亞閾值斜率低至1.2V/dec，開/關(guān)電流比為105[26]。2003，Podzorov等人制備了基于高質(zhì)量的紅熒烯單晶晶體的p型OTFT。所得的遷移率為8cm2/Vs。在柵極介電層電容為2nF/cm2時，其亞閾值斜率為0.85V/dec。此薄膜晶體管的固有亞閾值斜率比同時期的其他OTFT低1個數(shù)量級[27]。2006年，Hamadani等人研究了底接觸的Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)薄膜晶體管中金屬/有機半導體界面的電荷注入。利用自組裝單分子層設(shè)計有效的改善了Au的工作函數(shù)，增加注入電極的工作函數(shù)從而顯著地改善空穴注入[28]。2009年，Anthopoulos等人利用6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene


本文編號：3616610