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并五苯有机薄膜晶体管器件的研究

作　者: 王赟
导　师: 徐叙瑢
学　校: 北京交通大学
专　业: 物理电子学
关键词: 并五苯有机薄膜晶体管绝缘层圆形沟道
分类号: TN321.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

绝缘层的材料、制备方式、厚度等因素对控制栅极的泄漏电流起着重要的作用,也直接影响到薄膜晶体管的性能。所以对有机薄膜晶体管中绝缘层制备参数的研究具有很重要的意义。本论文主要从三个方面进行了研究:1.绝缘层采用不同材料的有机薄膜晶体管的研究。采用磁控溅射,分别用SiO₂和Si₃N₄两种介质制备厚度均为200nm的绝缘层。器件有源层材料均为40nm的并五苯。可以发现,与SiO₂相比较,Si₃N₄用做绝缘层的器件,虽然饱和输出电流略小,但是绝缘性能更好。2.绝缘层采用不同制备方式的有机薄膜晶体管的研究。分别用磁控溅射和电子束,以SiO₂为材料,制备了厚度均为200nm的绝缘层。器件有源层材料均为40nm的并五苯。电子束直接蒸镀材料制备SiO₂薄膜,纯净度较高,而溅射所制备的薄膜中有较多缺陷的存在,成为诱导产生隧穿通路的因素。磁控溅射制备的SiO₂薄膜绝缘性能不如电子束。3.绝缘层采用不同厚度的有机薄膜晶体管的研究。分别用磁控溅射和电子束,进行了两组实验。每组实验中,以SiO₂为材料,制备了厚度分别为150nm/200nm/250nm的绝缘层。发现,无论是采用电子束还是磁控溅射制备的绝缘层,随着绝缘层厚度的增加,栅的漏电流减小,绝缘层的绝缘性能更好。最后,作为一个新的尝试,以传统的底栅顶接触的器件层次结构,制备了沟道为圆形的有机薄膜晶体管。通过测试其性格,发现:圆形沟道器件阈值电压稍大于直线沟道器件,但是其场效应迁移率要大于直线沟道器件,其具有更陡峭的输出特性曲线,并且饱和时能够输出更大的电流。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
序  8-11
1 绪论  11-16
  1.1 OTFT的研究意义和研究进展  11-12
  1.2 当前应用的领域  12-14
  1.3 存在的问题和发展方向  14
  1.4 本论文的主要研究内容  14-16
2 OTFT的工作原理和材料体系  16-26
  2.1 有机薄膜晶体管的工作机理  16-19
  2.2 有机薄膜晶体管的结构  19-22
    2.2.1 有机薄膜晶体管传统结构  20-21
    2.2.2 其它结构  21-22
  2.3 有机薄膜晶体管的材料体系选择  22-26
    2.3.1 p型有机半导体材料  23-24
    2.3.2 n型有机半导体材料  24
    2.3.3 双极型有机半导体材料  24-26
3 有机薄膜的生长理论及制备工艺  26-39
  3.1 有机薄膜生长基本理论  26-29
    3.1.1 有机半导体材料电荷输运理论  26
    3.1.2 有机薄膜生长过程  26-28
    3.1.3 有机薄膜的生长方式  28-29
  3.2 有机薄膜制备工艺  29-39
    3.2.1 有机半导体材料电荷输运理论  29-32
    3.2.2 基片的清洗和栅极的制备工艺  32-33
    3.2.3 栅绝缘层的制备工艺  33-35
    3.2.4 有源层的制备工艺  35-36
    3.2.5 源漏电极的制备工艺  36-39
4 OTFT器件的测试和性能分析  39-51
  4.1 有机薄膜晶体管器件的测试  39-40
  4.2 有机薄膜晶体管器件漏电流的分析  40-50
    4.2.1 绝缘层电流泄漏的分析  40-42
    4.2.2 SiO_2和 Si_3N_4绝缘层性能的比较:  42-46
    4.2.3 不同制备方式制备的绝缘层性能的比较:  46-49
    4.2.4 不同厚度的绝缘层性能的比较:  49-50
  4.3 小结  50-51
5 新型圆形沟道器件的性能分析  51-59
  5.1 器件结构和工艺参数  51-52
  5.2 新器件及传统器件特性曲线比较  52-56
  5.3 原理分析  56-58
  5.4 小结  58-59
6 结论  59-60
参考文献  60-64
作者简历  64-66

并五苯有机薄膜晶体管器件的研究

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