论文部分内容阅读
有机薄膜晶体管中绝缘层的材料和其制备方式的选择,决定了绝缘层的质量及后续工艺,甚至最终的器件性能。对于晶体管器件的性能的提高途径除了材料、结构的选择外,还可引入修饰层,包括绝缘层／有源层界面修饰和有源层／源漏电极界面的修饰。全有机器件的制备离不开晶体管源漏电极的有机化,即利用高导电聚合物替代金属电极。首先,本文制备了以电子束蒸镀的300 nm的SiP2为绝缘层的晶体管器件Ⅰ和以硅片热氧化得到的300 nm厚SiO2为绝缘层的器件Ⅱ,器件Ⅰ、Ⅱ的其它工艺参数相同。当VDS=-40V时器件Ⅰ的迁移率为9.248×10-3cm2/Vs、开关电流比6×102、阈值电压-4.1 V,当VDS＝-33V时器件Ⅱ的场效应迁移率大小为1.843×10-2cm2/Vs、开关电流比为2.5×103、阈值电压为-3V。通过对两个器件的并五苯的AFM表征,发现在热氧化得到的300 nm厚SiO2为绝缘层上生长的并五苯的质量较好,晶粒排列规则,有序度好,尺寸较大,这将导致晶界少、界面的缺陷少,载流子被俘获几率小,更便于载流子的传输。其次,在其它参数一样的情况下分别采用厚度为0、0.5、1、1.5、2.5 nm的LiF作为电极修饰层制备了器件Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ,对比器件的性能,在源漏电压为-24V时,迁移率依次为1.84×10-2cm2/Vs、2.51×10-2cm2/Vs、3.43×10-2cm2/Vs、2.83×10-2cm2/Vs、2.08×10-2cm2/Vs，可见LiF优化厚度为1 nm,此厚度下空穴载流子可以很好地隧穿注入到有机半导体,又可以有效地阻止Al电极与并五苯的化学反应和因扩散、渗透等因素导致的有机半导体表面金属化、电荷偶极层产生等,抑制了空穴势垒在理论差值上的进一步扩大,提高了器件性能。最后,响应全有机器件的发展趋势,实验采用掺入6 wt%甘油的PEDOT:PSS溶液制作导电薄膜300nm充当源漏电极,采用四探针法测量其面电阻为118.9Ω／□,换算出电导率为280S／cm。制备顶栅底接触器件,当源漏电压为-30 V时,场效应迁移率为9.208×10-3cm2/Vs,开关电流比为2.52×103,阈值电压为-8.9 V。接着分析了掺入6wt%甘油提高PEDOT:PSS溶液导电性的机理,并给出聚合物必将代替金属做电极的理由。