基于共沉积技术的AgTCNQ的有机双稳态器件

采用共沉积技术制备了AgTCNQ薄膜,并进行了红外、紫外光谱表征.利用微电子工艺制备了基于AgTCNQ薄膜的有机双稳态器件.研究发现,Ti/AgTCNQ/Au双稳态器件具有可逆、可重复的开关存储特性.将器件从初始的高阻态转变为低阻态的正向开关阈值电压为3.8～5V,将低阻态转变为高阻态的负向阈值电压仅为-3.5～-4.4V,与通常的CuTCNQ器件相比较小.这种基于AgTCNQ交叉结构的有机双稳态器件可应用于非易失性有机存储器.     

基于共沉积技术的AgTCNQ的有机双稳态器件

采用共沉积技术制备了AgTCNQ薄膜,并进行了红外、紫外光谱表征.利用微电子工艺制备了基于AgTCNQ薄膜的有机双稳态器件.研究发现,Ti/AgTCNQ/Au双稳态器件具有可逆、可重复的开关存储特性.将器件从初始的高阻态转变为低阻态的正向开关阈值电压为3.8～5V,将低阻态转变为高阻态的负向阈值电压仅为-3.5～-4.4V,与通常的CuTCNQ器件相比较小.这种基于AgTCNQ交叉结构的有机双稳态器件可应用于非易失性有机存储器.     

基于双绝缘层低电压n-型OFET的研制

采用顶接触结构研制了以Ta2O5/PMMA为绝缘层,有机材料PTCDI-C12为有源层的低电压n型有机场效应晶体管.其中Ta2O5薄膜采用阳极氧化方法制备,PMMA薄膜通过溶液旋涂法制备.与基于单一Ta2O5绝缘层的器件相比,双绝缘层器件的电学性能大幅提高.经测试得到器件场效应电子迁移率为0.063 cm2/Vs,开关电流比为1.7×104,阈值电压为2.3 V.     

8-羟基喹啉铝作为修饰层对C60有机场效应管性能影响的研究

采用真空蒸镀技术制备了以喹啉铝(tris(8-hydroxyquinoline) aluminum, Alq3)作为修饰层的C60有机场效应管器件,并研究了修饰层的厚度对于器件性能的影响。实验表明,随着Alq3修饰层厚度的增加,器件的性能参数得到改进。当Alq3修饰层厚度为10nm时,器件场效应的迁移率达到最大值,为1.2810-2cm2/Vs,阈值电压也下降到了10V。分析了缓冲层使器件性能提高的主要原因可能有两个：一个是可以阻止金属原子扩散进入C60有机层,另一个是使Al/C60界面间的沟道电阻降低。     

Bphen/Ag/Bphen复合缓冲层对有机太阳电池性能的影响

采用Bphen/Ag/Bphen作为阴极缓冲层,制备了基于CuPc/C60的有机太阳电池,研究了在有机薄膜中加入金属超薄层对器件性能的影响。结果表明,在Bphen缓冲层中加入1 nm的Ag时,器件的电子注入和传输都得到了提高。采用常用的等效电路模型,计算了缓冲层对器件性能参数的影响。发现Bphen/Ag/Bphen可以改善有机层和电极的界面接触性能,降低器件的串联电阻。此外,测试了器件的吸收光谱,研究了复合缓冲层对器件光子吸收的作用,发现加入Ag薄层后提高了器件的光吸收能力。     

MoO3对有机太阳能电池性能影响的研究

采用MoO3作为阳极缓冲层,制备了结构为ITO/MoO3/P3HT/C60/Bphen/Ag的有机太阳能电池器件,研究了MoO3薄膜厚度对器件性能的影响。采用常用的等效电路模型,仿真计算得到MoO3缓冲层对器件串联电阻的影响。此外,测试了器件的吸收光谱,研究了MoO3缓冲层对器件光子吸收的作用。结果表明,在MoO3厚度为1 nm时,器件的短路电流密度、开路电压和填充因子都得到了提高。MoO3可以改善电极和有机层的界面接触性能,能够有效降低器件的串联电阻,提高载流子的传输和收集效率;同时,MoO3缓冲层透过率高,不会对器件的光吸收效率造成影响。     

基于Rotaxane单分子层的双稳态器件研究

利用微电子工艺制备了基于Rotaxane单分子层的双稳态分子电子器件,并对其电学特性进行了表征.研究发现,在Ti/Rotaxane/Au双稳态,器件具有可逆可重复的开关存储特性.将器件从初始的高阻态转变为低阻态的正向开关阈值电压为1.3 V,将低阻态转变为高阻态的负向开关阈值电压仅为-1.7 V.这种基于Rotaxane交叉结构的有机双稳态器件可望应用于非易失性分子存储器.     

顶栅共面结构非晶氧化物薄膜晶体管的低成本制备及性能研究

将溶液法制备的不含镓的非晶InAlZnO薄膜和有机聚甲基丙烯酸甲酯薄膜分别作为沟道层和介质层,制备了顶栅共面结构的非晶氧化物薄膜晶体管(TFT)器件,探讨了沟道层中Al含量对器件性能的影响。结果表明：Al对InZnO薄膜中氧空位的形成能起到一定抑制作用,增加Al含量即可降低沟道层中的电子载流子浓度,使得InAlZnO TFT器件阈值电压正向移动、关态电流减小,以有利于器件开关比的提升。此外,基于沟道层中Al含量的调整可通过优化沟道层/介质层界面状态来促进器件阈值电压滞回稳定性的提升。当沟道层中Al含量为30%时,制备的器件具有最佳综合性能。     

具有低电压、低“迟滞效应”的C60薄膜晶体管

以C60为激活层,同时以聚合物/高K氧化物双绝缘层结构研制了N型有机场效应晶体管。结果表明,采用这种双层结构的绝缘层能够很好的将Ta2O5和PMMA的优点结合在一起,即既利用了Ta2O5的高介电常数又利用了PMMA与半导体层良好的界面接触特性。与采用单一Ta2O5或这PMMA绝缘层的器件相比,这种具有双层结构的器件性能大幅提升。最终研制了能够在10V低电压下正常工作的C60晶体管,其场效应迁移率、阈值电压和开关电流比分别为0.26 cm2/Vs, 3.2V和8.31×104。同时,利用修饰绝缘层PMMA的疏水性大大降低了这种具有双层结构的N型有机晶体管的“迟滞效应”,从而让器件工作时有较好的稳定性。     

基于聚合物电介质的并五苯场效应晶体管

采用顶接触结构分别在SiO2、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)绝缘层上制备了以并五苯为有源层的两种有机场效应晶体管(OFET),其中SiO2绝缘层采用热生长法制备,PMMA绝缘层采用溶液旋涂法制备。与常规基于无机绝缘层的器件相比,采用聚合物为绝缘层后,不但器件的制作工艺简化和成本降低,而且器件性能大幅提高,经测试,器件的迁移率提到0.153cm2/Vs,而阈值电压降低6V。采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)等对器件性能提高的原因进行了详细分析。     

一种基于聚合物绝缘层的TIPS-pentacene晶体管性质研究

采用顶接触结构研究制备了以TIPS-pentacene为有源层、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为绝缘层的有机场效应晶体管(OFET),其中绝缘层采用溶液旋涂法制备,电极采用Au电极。通过原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)技术对TIPS-pentacene在PMMA上的生长特性进行了详细分析,结果表明,器件获得了良好的电学特性,其场效应迁移率、阈值电压以及开关电流比分别为0.137 cm2/Vs、-19 V和9.74×104。对器件的稳定性也做了详细研究。     

聚合物栅绝缘层厚度对并五苯有机场效应管性能的影响

采用不同厚度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为栅绝缘层,制备了并五苯有机场效应晶体管(OFET)。测量了不同厚度的PMMA的介电特性,并详细分析了栅绝缘层厚度对器件性能的影响。其中,采用260nm厚的PMMA栅绝缘层的OFET具有比采用其它厚度的器件更优越的性能,其场效应迁移率、阈值电压与开关电流比分别达到3.39×10-3 cm2/Vs、-19V和103。     

低温制备应变硅沟道MOSFET栅介质研究

分别对300 °C下采用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)和700 °C下采用热氧化技术制备应变硅沟道MOS器件栅介质薄膜进行了研究.采用PECVD制备SiO2栅介质技术研制的应变硅沟道PMOSFET(W/L＝20 μm/2 μm)跨导可达45 mS/mm(300 K), 阈值电压为1.2 V;在700 °C下采用干湿氧结合,制得电学性能良好的栅介质薄膜,并应用于应变硅沟道PMOSFET(W/L＝52 μm/4.5 μm)器件研制,其跨导达到20mS/mm(300 K),阈值电压为0.4 V.     

纳米结构C_(60)薄膜对TiOPc电荷分离的增强作用

研究了具有纳米结构的C60层对TiOPc电荷分离的影响。以ITO为基底,真空蒸镀TiOPc薄膜,再以真空蒸镀和电泳法分别制备C60薄膜,通过扫描电镜(SEM)观察到电泳法制备的C60电荷分离层表面具有约200μm的微结构。实验表明:TiOPc/C60器件在近红外区间的光电响应曲线与TiOPc的吸收光谱曲线趋向一致,且光伏响应随功率增加呈线性增强;具有纳米结构C60电荷分离界面的器件光电响应比具有平整C60界面的器件强60%左右,其原因在于作为电荷分离区域的TiOPc和纳米结构C60层接触的面积更大,提高了电荷分离的效率。     

绝缘层/有源层界面修饰及对有机薄膜晶体管性能的影响

制备了具有修饰层的有机薄膜场效应晶体管,采用高掺杂Si作为栅极,传统的无机绝缘材料SiO2作为栅绝缘层,有机绝缘材料PMMA或OTS作为修饰层,CuPc作为有源层,Au作为源、漏极.测试结果表明,采用经过修饰的栅绝缘层SiO2/OTS和SiO2/PMMA的两种器件的开关电流比最高可达8×104,迁移率最高为1.22×10-3cm2/(V·s),而漏电流仅为10-10A,总体性能优于单层SiO2器件.     

绝缘层/有源层界面修饰及对有机薄膜晶体管性能的影响

制备了具有修饰层的有机薄膜场效应晶体管,采用高掺杂Si作为栅极,传统的无机绝缘材料SiO2作为栅绝缘层,有机绝缘材料PMMA或OTS作为修饰层,CuPc作为有源层,Au作为源、漏极.测试结果表明,采用经过修饰的栅绝缘层SiO2/OTS和SiO2/PMMA的两种器件的开关电流比最高可达8×104,迁移率最高为1.22×10-3cm2/(V·s),而漏电流仅为10-10A,总体性能优于单层SiO2器件.     

溶液法制备全有机P3HT光电探测器

基于场效应晶体管(FET)结构的光电探测器能通过栅压抑制噪声信号并具有光电信号放大的功能。有机半导体材料已经被广泛应用到光敏晶体管中,全有机探测器对于实现大面积器件制备、降低成本及柔性器件具有十分重大的意义。然而,多层有机聚合物的成膜,必须避免在溶液制备过程中的溶剂腐蚀问题。实验中,采用顶栅底接触(TGBC)FET结构及正交溶剂(orthogonal solvent)的方法,以乙酸丁酯作为聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)的溶剂,避免对聚(3-己基噻吩)(P3HT)有源层的破坏,成功制备了性能优良的全有机光电探测器Au(源漏极)/P3HT(150 nm)/PMMA(800 nm)/Al(栅极),其开/关电流比达到103,迁移率达810-3 cm2V-1s-1。该器件对350~650 nm的光照均有响应,在0.1 mW/cm2光照下其明/暗电流比达75。在600 nm光照下,其最大响应度达到0.28 A/W,其响应度变化趋势与P3HT的吸收光谱情况相似。     

混合溶剂对基于PCDTBT∶PC71BM光伏器件性能的影响

选用聚[9-(1-辛基壬基)-9H-咔唑-2,7-二基]-2,5-噻吩二基-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基-2,5-噻吩二基](PCDTBT)作为电子给体,[6,6]-苯基-碳71-丁酸甲酯(PC71BM)作为电子受体,分别以邻二氯苯(ODCB)、氯仿(CF)以及邻二氯苯/氯仿(ODCB/CF)不同比例混合溶剂作为活性层溶剂制备有机薄膜太阳电池,研究了不同溶剂对光伏电池光电性能的影响。结果表明:合适比例的ODCB/CF(1/1)作为溶剂对制备的光伏器件紫外吸收光谱和外量子效率曲线都起到了积极的作用,此时器件能量转换效率最高,为2.28%,较单一溶剂ODCB下制备的器件效率提高了42%。通过原子力显微镜表征发现此时器件光活化层有较好的相分离。     

高性能有机薄膜晶体管(OTFT)制备及其导电机制

详细介绍了在SiO2和高kHfO2介质层上制备并五苯薄膜晶体管方面的研究,特别是利用原子力显微技术(AFM)和静电力显微技术(EFM)研究了并五苯分子初始生长模式,揭示了衬底形貌、表面化学性能(包括化学清洗和聚合物层修饰)对有机半导体成膜结构和薄膜场效应晶体管性能之间的关联,包括晶体管迁移率、开关比和阈值电压等;针对并五苯初始生长成核模式的差异,分析了不同岛(畴)间畴边界对载流子在有机薄膜内输运的影响,有助于理解有机半导体薄膜导电机理。通过优化和控制介电层和有机半导体薄膜层的界面化学性质,在SiO2介质层上成功制备出迁移率为1.0cm2/V.s、开关电流比达到106的OTFT器件;在高kHfO2介质层上获得的OTFT器件的工作电压在-5V以下,开关电流比达到105,载流子迁移率为0.6cm2/V.s;器件性能指标已经达到目前国际上文献报道的最好水平。     

有机介质层铟锌氧化物薄膜晶体管

利用直流磁控溅射方法在玻璃基板上室温制备非晶铟锌氧化物半导体薄膜,薄膜表面平整。采用旋涂法室温制备聚四乙烯苯酚有机介质层。以铟锌氧化物薄膜作为沟道层、聚四乙烯苯酚作为介质层,成功制备了顶栅结构的薄膜晶体管。测试结果表明,所制备的薄膜晶体管具有饱和特性且为耗尽工作模式,薄膜晶体管的阈值电压为3.8V,迁移率为25.4cm2.V-1.s-1,开关比为106。