有机薄膜晶体管传感器的制备及特性研究

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:xingxing7978
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在过去的几十年中,有机薄膜晶体管(Organic thin-film transistor,OTFT)由于其独特的特性,比如价格低廉、容易制备、大面积成膜等,已经成为炙手可热的研究方向。OTFTs传感器具有栅极增强效应、多参数响应能力,而且能够通过特定的化学或者生物基团修饰提高传感器的选择性和恢复特性等。最近几年基于OTFT的传感器应用也引起国内外研究者的广泛关注。本论文的主要工作有以下几个方面:a)制备结构为pentacene有源层和价格低廉的poly(merthyl methacrylate)(PMMA)绝缘层的底接触型OTFT器件,将源漏电压VGS和栅极电压VDS都置于-40V,测试得到器件有着较好的线性区域和饱和区域,饱和电流IDS可达到6μA,阈值电压VTH大约为-12V,开关电流比为103到104。通过计算在沟道长L=200μm宽为W=1cm时,器件迁移率为0.06cm2/V.s。研究了pentacene-OTFT器件在HCHO、NH3、CH4等气体中的敏感特性。结果表明:pentacene-OTFT对HCHO、NH3表现出良好的可逆性和重复性,在这两种气体环境下都表现出明显的响应特性。同时测试了pentacene-OTFT对H2、CO、CO2、SO2等气体完全不具有可逆性,可能是因为气体进入有机层致使薄膜形貌发生改变。b)利用喷涂工艺法制备结构以P3HT有源层的顶接触型OTFT器件,喷涂法更易大面积生产、成本低廉、大大缩短了器件制备周期。测试得到器件有着较好的线性区域和饱和区域,饱和电流IDS可达到0.2μA,阈值电压大约为-5V,开关电流比为102到103。通过计算在沟道长L=200μm宽为W=1cm时,OTFT器件迁移率为1.28×10-3cm2/V.s。研究了P3HT-OTFT器件在模拟光照下的光敏特性。实验在模拟光照亮度100mW/cm2下进行,测试结果表明:当打开模拟太阳光照射时,P3HT-OTFT器件源漏电流IDS在很短的时间内会急剧增加,然后达到一个稳定状态。当关闭模拟光照射时,IDS会急剧减小,最终快速恢复到近似初始值。结果表明基于P3HT有机光敏薄膜晶体管在光照条件下具有明显的响应特性。同时,实验中采用PMMA和PS不同的绝缘层制备OTFT器件,测试可以得出,基于PMMA绝缘层的OTFT器件要明显优于基于PS为绝缘层的OTFT器件。在模拟光照条件下,测试基于PS-pentacene-PhotOTFTs,观察到和PMMA-PhotOTFTs同样的响应恢复曲线,器件在光照下电流增大而在黑暗条件下电流减小,而且可观察到PS-pentacene-PhotOTFTs光敏特性比PMMA-pentacene-PhotOTFTs要较强烈一些,达到稳定时间和所需要的恢复时间要更短,初步推断基于PS的器件要有更好的光敏特性。
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