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有机静电感应晶体管工作特性的研究

作　者: 孙志远
导　师: 王东兴
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 微电子与固体电子学
关键词: 静电感应晶体管有机半导体材料有机晶体管有限元模拟
分类号: TN32
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

无机半导体电子元器件已微细加工至亚微米、深亚微米,其芯片技术水准所能达到的集成度已趋向于物理极限。近几年来,有机电子元器件的研究是目前电子器件研究领域中最为火热的一块,各国关于有机器件的研究报道层出不穷,一些有机器件在实际生活中得到应用的例子也是屡见不鲜,可以预见有机器件得到广泛应用的时代已经快要到来了。有机器件有很多优越的性能,如质地柔软,造价便宜,易大面积化,轻薄等,这决定了有机器件必将打破无机器件在一些领域的垄断地位,并得到广泛应用。但有机器件也存在一些性能上的缺陷,如开关速度低、驱动电压高、处理速度低等,仍需要做进一步的改进。本文研究的有机静电感应晶体管(Organic Static Inductive Transistor:OSIT),采用SIT的垂直结构,使用有机半导体材料——酞菁铜(Copper Phthalocyanine:CuPc)作为有源层。本文在实际制作的样品基础上,建立了晶体管模型,运用有限元法对其进行了有限元分析,采用适当的边界条件求解泊松方程,模拟了该模型在不同外置偏压和结构参数下的电势分布情况,并分析了偏压和结构参数对器件性能的影响。对实际制作的OSIT样品,进行了静态分析,在静态分析中研究了一些静态特征的主要参数,电压放大率μ与栅极电压VGS相关,而且随栅源电压VGS增加,三极管的跨导gm及电压放大率μ减小,输出阻抗rd增加。此外对OSIT的I-V特性做了着重分析,发现I-V特性与OSIT结构和偏压也有联系。本文为有机静电感应晶体管工作机理的研究提供了理论支持,为进一步优化晶体管性能提供了一个参照,也为未来OSIT的实用化做了理论和实践上的准备。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题研究的背景及意义  10-11
  1.2 相关领域的研究概况  11-12
    1.2.1 有机薄膜晶体管发展趋势  11-12
    1.2.2 静电感应晶体管的发展  12
  1.3 待深入研究的问题  12-13
  1.4 课题的来源和主要研究内容  13-15
第2章晶体管基础理论  15-31
  2.1 晶体管材料简介  15-19
    2.1.1 半导体材料  15-16
    2.1.2 有机半导体材料  16-19
  2.2 金属－半导体接触  19-25
    2.2.1 肖特基势垒的形成  19-22
    2.2.2 欧姆接触  22-23
    2.2.3 肖特基接触的整流理论  23-25
  2.3 静电感应晶体管  25-30
    2.3.1 静电感应器件原理  26-28
    2.3.2 静电感应晶体管的结构  28-29
    2.3.3 静电感应晶体管的基本工作原理  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章有机静电感应晶体管解析  31-40
  3.1 引言  31
  3.2 有机静电感应晶体管的制作  31-32
  3.3 有限元法及其Matlab 实现  32-34
  3.4 有机静电感应晶体管的物理模型  34-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章 OSIT 各参数对沟道电势的影响  40-52
  4.1 结构参数对OSIT 沟道电势的影响  40-47
    4.1.1 栅极长度对沟道电势的影响  40-42
    4.1.2 栅源距离对沟道电势的影响  42-43
    4.1.3 沟道宽度对沟道电势的影响  43-45
    4.1.4 沟道长度对沟道电势的影响  45-47
  4.2 偏压参数对OSIT 沟道电势的影响  47-50
    4.2.1 栅压改变对沟道电势的影响  47-49
    4.2.2 漏压改变对沟道电势的影响  49-50
  4.3 本章小结  50-52
第5章 OSIT 的静态及I-V 关系分析  52-62
  5.1 OSIT 各静态参数测定  52-55
  5.2 I-V 关系  55-61
    5.2.1 OSIT 的电流-电压关系方程  56-58
    5.2.2 OSIT 偏压参数对I-V 特性的影响  58-59
    5.2.3 OSIT 结构参数对I-V 特性的影响  59-60
    5.2.4 栅极电流和源-漏间电流的关系  60-61
  5.3 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-68
攻读学位期间发表的学术论文  68-69
致谢  69

有机静电感应晶体管工作特性的研究

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