硅烷分子自組裝及其在有機薄膜晶體管中的應用研究.pdf

1、有機薄膜場效應晶體管作為當前柔性顯示技術中的重要組成成分,以其輕質及柔性等特征使其得到了廣泛的應用和迅速發(fā)展。因為有機材料適于低溫處理、與噴墨印刷技術兼容以及結構多樣性等特征,許多在無機電子器件制造過程中所必要的復雜工藝在有機領域內可以得到簡化。近年來,有機薄膜晶體管的研究引起了各界廣泛的興趣。然而,許多有機半導體材料由于與無機襯底(主要為二氧化硅)之間會存在因兩者熱膨脹系數(shù)、耐溫要求以及表面張力等不同而引起諸多的不兼容性。而這些不兼容

2、是導致有機半導體分子在無機襯底上堆積無序的主要因素,進而影響到整個器件的性能,從而限制了它們的應用。有機半導體材料與無機襯底之間的界面問題成為本文中的研究重點。
　　文章的第一個部分,分別選用了極性分子γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和非極性分子n-丙基三乙氧基硅烷(PTES),研究其自組裝薄膜的性能。結果發(fā)現(xiàn),由APTES在水中自組裝形成的有機無機雜化層狀結構經過適當溫度退火以后,形成了具有多種屈曲特征的特殊結構。文中提出導

3、致這種屈曲結構形成的主要因素是其中的極性氨基末端基吸收的水分子層。為了更好的在三維系統(tǒng)中理解這種復雜的屈曲結構,本文采用了柱狀結構在柔性襯底上作為模型,模擬了這種具有不同屈曲特征的特殊結構的形成過程。對于這種多級屈曲結構的分析,在納米加工領域以及柔性電子和光學等邊沿領域內有著潛在的豐富應用。
　　文章的第二個部分,重點研究了硅烷分子的自組裝單層薄膜在有機薄膜晶體管中的應用。頂接觸型的基于N型有機半導體材料PTCDI-C8的有機薄膜

4、晶體管被制備成功,其中采用傳統(tǒng)的摻雜硅作為襯底兼柵電極,其表面熱氧化一層二氧化硅作為絕緣層,真空蒸鍍銀(Ag)作為漏源電極。并且,還在二氧化硅表面分別自組裝這兩種單層薄膜作為二氧化硅絕緣層與有機半導體層之間的修飾層,進行對比研究。結果表明,自組裝的非極性丙基三乙氧基硅烷薄膜增加了器件的載流子遷移率以及開關電流比,而自組裝的極性氨丙基三乙氧基硅烷薄膜還使器件的閾值電壓明顯降低。這表明自組裝單層薄膜作為一種有機/無機雜化層,能有效地改善無機