有機異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管器件的性能研究.pdf

1、自1986年報道第一個有機場效應(yīng)晶體管（OFET）以來，經(jīng)過近30年的發(fā)展，有機場效應(yīng)晶體管的性能和制備工藝都有了很大的進步。與傳統(tǒng)的無機半導體相比，有機半導體具有制備簡單、廉價、大面積加工與柔性襯底相容等優(yōu)點。因此它具有很廣泛的應(yīng)用前景，可以被應(yīng)用于許多領(lǐng)域。當前有機場效應(yīng)晶體管研究人員的主要工作是集中在器件的性能改善與優(yōu)化上。相對而言，器件的多功能化研究較少。因此，本文的主要工作是集中在多功能化OFET器件的研究，具體研究內(nèi)容如下：

2、
　　首先，本文描述了OFET的發(fā)展歷程，討論了研究OFET的意義及當前的研究進展，并對當前OFET存在的問題及未來的發(fā)展方向做了總結(jié)。其次，簡要地介紹了一下OFET的基本結(jié)構(gòu)以及它們的分類，接著詳細地闡述了目前OFET常見的有機半導體層材料、絕緣層材料﹑襯底材料以及電極材料。此外，我們還以P型OFET為例，簡單地介紹了OFET的基本工作原理，并給出了 OFET的電學性能模型和一些基本的性能參數(shù)。在此基礎(chǔ)上引入了有機半導體的幾種電

3、荷的傳輸機制。最后歸納了制備OFET薄膜常用到的制備工藝以及分析了它們的優(yōu)劣。
　　然后，我們制備了基于異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的高性能N型F16CuPc/CuPc的OFET器件，其電子的遷移率為0.94×10-2 cm2/Vs。這個數(shù)值遠高于F16CuPc OFET的遷移率（遷移率為3.1×10-3 cm2/Vs），同時器件能夠一直保持在常開的狀態(tài)。器件性能提高的原因是異質(zhì)結(jié)界面處的偶極子層作用，本文針對這個異質(zhì)結(jié)界面處的偶極子層進行了詳細的

4、分析。另一方面，器件借助MoO3修飾 Au電極獲得了雙極性晶體管，電子和空穴的遷移率分別是2.5×10-3 cm2/Vs和3.1×10-3 cm2/Vs。通過深入的分析電極與半導體層接觸面的電學性能的變化，我們把獲得雙極性晶體管的原因歸因于接觸電阻的降低以及電子注入障礙的增加。
　　我們還采用了 Pentacene/P13/Pentacene異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)制備了有機非易失型場效應(yīng)晶體管存儲器，器件呈現(xiàn)出良好的P型場效應(yīng)特性，器件的遷移

5、率、閾值電壓和開關(guān)比分別是0.21 cm2/Vs、4.4 V和104。通過±120 V寫入和擦除的過程，器件的閾值電壓可以實現(xiàn)可逆的變化，存儲窗口超過80 V。當應(yīng)用不同的寫入電壓器件表現(xiàn)出良好的多階存儲特性，擁有2 bit數(shù)據(jù)的存儲能力，數(shù)據(jù)保持時間超過10000 s都沒有發(fā)生明顯的衰減。這些良好的存儲特性歸因于器件在寫入過后在P13和Pentacene界面形成穩(wěn)定的偶極子層。本文針對這個偶極子層的存儲作用進行了詳細的分析。此外，光照