以Al2O3作為柵絕緣介質的并五苯基OTFT的研究.pdf

1、有機薄膜晶體管的絕緣層和有機半導體薄膜之間的界面特性對于器件的性能有非常重要的影響,有時甚至起著決定性作用。所以深入研究界面特性和有機薄膜的形態(tài)對于提高有機薄膜晶體管的性能有非常重要的意義。本文主要從三個方面進行了研究:
　　首先,先在四個硅片上(硅片是重摻雜的,直接作為柵極)使用ALD工藝生長Al2O3材料作為絕緣層,然后對Al2O3做不同溫度的退火處理,分別為不退火(即室溫退火)、80℃退火、120℃退火和160℃退火,然后真

2、空蒸發(fā)沉積并五苯薄膜,制成底柵頂接觸結構的有機薄膜晶體管。測試結果表明:經(jīng)過160℃退火處理的有機薄膜晶體管性能最好,其遷移率達到0.16cm2/V·s,閾值電壓為-1.6V,相比較與沒有退火的器件的遷移率僅有0.06cm2/V·s,閾值電壓為-3.2V,可以看出退火對于器件性能的改善非常明顯。通過分析這四個器件的有機半導體電容的C-V特性和AFM表征,發(fā)現(xiàn)退火改善了絕緣層的質量,進而形成了更好的并五苯薄膜形態(tài),獲得了較大的晶粒和較少的

3、晶界,另外還減少了界面陷阱密度,這些都有助于提高載流子的遷移率。
　　其次,制備了不同有機半導體薄膜厚度的有機薄膜晶體管,有源層厚度分別為:20nm、40nm、60nm和80nm。實驗結果表明:40nm的器件的性能最好,有機薄膜晶體管存在一個最優(yōu)厚度,大約在35~50nm之間。原因主要有兩個方面,一是并五苯薄膜的生長過程使得達到一定厚度后,增加有源層厚度對薄膜形態(tài)的改善沒有幫助;二是由于載流子的輸運主要發(fā)生在絕緣層和有機半導體層界

4、面處很薄的有源層,超過一定厚度后再增加有源層厚度只會使得接觸電阻增加,反而降低了器件的性能。
　　最后,隨著有機半導體的理論越來越成熟,從數(shù)值仿真方面研究有機薄膜晶體管可能會成為一種常用的方法,所以本文最后嘗試了從數(shù)值仿真方面研究并五苯基有機薄膜晶體管。因為很多器件仿真軟件最初都是為無機半導體器件而設計的,所以需要自行定義、添加影響器件的因素。本文考慮了并五苯基OTFT中存在的接觸勢壘、遷移率依賴于電場和陷阱態(tài)密度后,最終獲得了與