有机场效应晶体管的研制-微电子学与固体电子学专业论文.docx

兰翘大学博士研究生毕业论文摘要有机场效应晶体管(orgamc fiele胁仃孤sistors，OFETs)是有机电子元器件家族中的一个重要成员。OFETs的用途十分广泛，用它可以制作有机发光二极管的驱动电路、有机传感器、有机存储器、射频识别卡(RFID)以及电子书(E．book)等。另外，OFETs器件也是对有机半导体材料基本性质研究的一个重要而有力的工具。因此，OFETs具有重要的研究价值。本论文从OFETS的原理、结构、材料、制备工艺及性能优化方法进行了研究并且在实验研制得到具有较高性能的OFE，rs。．首先回顾了OFETS的的发展历史及概况。通过概括总结OFETs在实验室中的取得的研究成果以及目前它在实际生活的中运用情况进而讨论了OFETs目前存在的问题及研究的关键点。’介绍了OFETs目前通用的四种器件结构形式，比较了每种结构的优缺点。，在此基础上，分别综述和讨论了OFETs器件制备中的各种材料，包括有机半导■体材料、电介质绝缘材料、电极材料、器件基底材料的使用选择情况；以及OFETs的制备工艺，包括应用传统真空镀膜、溅射和光刻技术等工艺，有机溶液旋涂成膜工艺，自组装工艺，印刷喷墨打印等工艺的工艺特点及过程。针对目前n型OFETs的研究报道较少的情况，采用富勒烯Ce作为半导体有源层，通过选择合适的有机电介质材料作为绝缘层制成了高性能及稳定的n型全有机场效应晶体管。实验中选择的绝缘材料有PMMA、PVP，结果表明，使用PMMA是最为合适的绝缘层，通过原子力显微镜，X射线衍射，绝缘层表面能等手段分析讨论了原因。在此基础上给出了C60场效应晶体管制作过程及工艺中应该注意的问题。，尝试用经济、简单的阳极氧化方法制备了高介电常数的Ta205绝缘层，并在1’a205层上旋涂PMMA高分子绝缘层制成了1a205／PMMA双绝缘层。这种绝缘层综合了两方面的优点：Ta205的高介电常数、PMMA良好的表面特性，利用n型半导体材料PTCDI．C12作为有源层成功制备了低阈值电压和高迁移率的n-OFETs。该研究结果对指导如何能够制取低功耗的OFETs提供了可行的思路。选用空穴传输型半导体材料如MEH-PPV，penmcene，CuPc制作出几种P沟OFETS’。根据金属半导体接触理论，为了使金属电极的功函数与半导体材料兰两大学博士研究生毕业论文中最高占据分子轨道(HOMO)相匹配，在器件源漏金属电极与半导体材料间引入无机氧化物一三氧化钼(M003)作为空穴注入层，对于penmcne和MEH晶体管而言，具有A1／M003双层电极器件在性能上完全可以与采用高功函数的金作为电极的器件性能相比较甚至更好，进而大大降低了制作成本。同时发现M003与不同有机材料之间的接触不同。对于器件性能提高的原因从实验和理论上进行了详细的分析。关键词：有机场效应晶体管：五氧化二钽；C胡；三氧化钼；双绝缘层兰髑大学媾士硪究生毕业论文AbstractOrganicfield-effecttransistor(OFET)isanimportantdeviceoforganicelectronicsdevicesfamilies．OFETcanbeappliedinmanyfield，suchasthedriveroftheactivematrixliquidcrystaldisplayandtheactivematrixorganicdisplay,organicsensor,organicmemorizer,RFIDandE·booLeta1．Moreover,OFETdevicesareveryimportanttoolsandmeanstoresearchthebasicpropertiesoforganicsemiconductors．Thus，itisvaluabletofabricatetheOFET．Thispaperisperformedindevicetheory,device—structures，materials，devicepreparationtechniques．Andwehavegottenhigh，一performanceOFETsinoRrexperiments．Firstly,wesummarizethegeneralevolutionhistoryofOFET．ByintroducingandanalyzingtheprogressofOFETinlaboratoryandtheapplicationinourlives，wehavediscussedthequestionsandkeypointwhichexistinfabricatingtheOFETdevice．Fourdevicestructuresareintroduc