C8 BTBT薄膜结晶形貌及OTFT器件性能研究

以p型共轭有机小分子2,7二辛基[1]苯并噻吩并[3,2‐b]苯并噻吩(C8‐BTBT)作为底栅顶接触有机薄膜晶体管(OTFT)的有源层,采用浸渍提拉法、喷墨打印法和真空蒸镀法三种制备工艺,探究半导体薄膜载流子迁移率与结晶形貌的关系,发现不同工艺下有机小分子呈现出不同的生长行为和结晶情况,在很大程度上决定了OTFT器件性能的优劣;此外,通过XRD分析研究了退火处理对C8‐BTBT结晶的影响。结果表明,真空蒸镀制备的薄膜具有更高的结晶度、衬底覆盖率高,并且呈现出SK(Stranski‐Krastanov)模式的结晶生长特征,相应器件中陷阱密度最低,迁移率高达5.44 cm^2·V^-1·s^-1,开关比超过106;且退火处理会严重破坏C8‐BTBT薄膜的结晶。因此,控制半导体层的生长行为,提升半导体层的覆盖率和结晶度是制备高性能共轭小分子OTFT器件的有效途径。     

FAIMS气体传感器的特性研究

本文针对电晕放电离化FAIMS传感器的主要影响因素进行理论分析与实验研究。首先对离化源电晕放电过程及离子注入过程进行理论分析，找到气流与电场这两个重要因素进行实验研究与分析，观测了保持进入传感器总流量不变(2.5Ｌ/ｍｉｎ)的情况下，调节进入电晕放电区气流(0.5Ｌ/ｍｉｎ~ 2.3Ｌ/ｍｉｎ)对离子注入量和传感器检测的影响，结果表明放电区域气流量增大，离子注入数量显著增加，传感器的总体检测效率单调上升，从2.25％提升至12.5％，提升了约5.5倍，但观测到一个 新的离子峰———电晕放电中间产物离子峰，在离化区施加周期电场，调节离子从离化源注入，通过电压幅度、占空比等参数调整，在频率为1Ｈｚ，占空比为50％，幅度－50Ｖ时，测量样品的离子峰幅度比无电场状况时提高了70％，并且其优势是在于不干扰电晕区域放电及离子反应过程的情况下提高产物离子的注入与使用效率。     

石墨烯热电器件栅控特性研究

为了获得一种稳定可控的能源，提出一种栅控石墨烯热电器件。通过对石墨烯通道的载流子输运机理的分析，获得了温度和栅压对通道电阻的影响。依据半经典Mott公式推导了石墨烯塞贝克系数的表达式，同时给出了石墨烯的电导率和热导率模型。最后通过有限元分析(FEA)建模获得不同栅压条件下的器件温度，当栅极电压V_B=0 V时，石墨烯热电器件热端和冷端温度差为30 K；当V_B=6 V时，最大温差达到50 K；当V_B=30 V时，最小温差只有10 K。结果表明，栅压对热电器件的性能有明显的调控性。该研究可为石墨烯热电器件的设计提供理论参考。     

薄膜太阳能电池新突破 开发控制高分子半导体

<正>一般来说,作为应用于有机薄膜太阳能电池和有机晶体管的半导体材料,低分子材料的载流子迁移率更高,达到了10cm2/Vs。而高分子有机半导体的载流子迁移率目前仅为0.1~0.5cm2/Vs。应用于薄膜太阳能电池时只能实现5%~7%的较低水平发电效率。日本理化学研究所创发分子功能研究组尾坂格尾坂等     

离子迁移率测量装置研制及其在不同温、湿度下的变化规律

离子迁移率是直流输电线路离子流场计算的关键参数。为研究不同温、湿度条件下离子流场中的离子迁移率变化规律,在分析推导Gerdien离子迁移率测量原理的基础上,提出了一种在常规Gerdien管传感器两端设置屏蔽电极来抑制外部合成电场对测量区电场畸变效应的方法,研制出一套直流输电线路合成电场离子迁移率测量传感器及测控装置。在人工气候室中,搭建了直流输电线路离子流场模拟试验平台,对测量装置的适用性进行了验证。试验表明:常温常湿条件下正、负离子迁移率分别为1.25 cm2/(V·s)和1.59 cm2/(V·s);温度变化范围为10~40℃、湿度变化范围为3~25 g/m3时,正、负离子平均迁移率呈现出随温度增大而减小,随绝对湿度增大而减小并趋于饱和的变化规律,满足指数变化的拟合公式。分析指出:轻、重离子浓度比例变化与离子的水合反应程度为其变化原因。该研究工作可为直流输电线路离子流场的准确预测提供参考。     

微波、毫米波GaN HEMT与MMIC的新进展

综述了近几年微波、毫米波氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)与单片微波集成电路(MMIC)在高效率、宽频带、高功率和先进热管理等方面的应用创新进展.介绍了基于GaN HEMT器件所具有的高功率密度和高击穿电压,采用波形工程原理设计的各类开关模式的高效率功率放大器,以及基于GaN HEMT器件的高功率密度、高阻抗的特点与先进的宽带拓扑电路和功率合成技术相结合的宽频带和高功率放大器.详细介绍了微波高端和毫米波段的高效率、宽频带和高功率放大器,多功能电路和多功能集成的GaN MMIC.最后阐述了由于GaN HEMT的功率密度是其他半导体器件的数倍,其先进热管理的创新研究也成为热点.     

基于柔性PI基底的氧化物IGZO TFT器件工艺及特性研究

讨论了基于柔性PI基底上的底栅型TFT器件工艺,通过工艺优化解决了双层结构干刻速率不同造成的下切角形状。本文TFT器件是基于氧化物IGZO为有源层,栅绝缘层采用Si3N4/SiO2双层结构,采用两次补偿曝光、干刻方式消除干刻引入的下切角形状,有效解决了薄膜沉积引入的断线风险。实验结果表明,经过SEM断面观察,干刻后双层结构taper角度适合TFT器件后续沉膜条件,柔性基底上制作的TFT器件迁移率达到14.8cm2/(V·s),阈值电压Vth约0.5V,亚域值摆幅SS约0.5V/decade,TFT器件的开关比Ion/Ioff106。通过此方法制作出的器件性能良好,满足LCD、OLED或电子纸的驱动要求。     

0.15μm Y型栅高In沟道GaAs PHEMT低噪声器件设计

设计了一种GaAs PHEMT低噪声器件。通过电子束直写手段实现了0.15μm Y型栅,对栅型优化以减小器件栅电阻和栅寄生电容。采用高In含量的沟道设计以改善沟道电子输运特性,采用InGaAs/GaAs复合帽层以改善欧姆接触特性,并通过低噪声工艺流程制作了4×50μm GaAs PHEMT器件。测试结果表明,器件fT达到80GHz,在10GHz处最小噪声系数小于0.4dB,相关增益大于10dB。对于0.15μm栅长GaAs PHEMT器件来说,这是很好的结果。     

基于高K值衬底材料的黑磷背栅晶体管

为了提高黑磷晶体管的迁移率,并适合规模化制备,采用高K值HfO_2与Al_2O_3材料,晶体管沟道使用15nm厚度的黑磷薄膜,制备了黑磷背栅晶体管。测试其直流特性,栅极电压范围-10~10V,漏极电压范围-3~0V。常温下晶体管空穴迁移率达到210cm~2/(V·s),电子迁移率为37cm~2/(V·s),开关比4.5×10~2。并根据黑磷的带隙特性以及双极性特点,对其漏极电流与栅压、漏压曲线进行理论分析。结果表明,高K值材料对黑磷晶体管性能有明显提升,将进一步促进黑磷晶体管的实用化。