石墨烯电极有机薄膜晶体管研究

利用化学气相沉积法生长的高性能的层状石墨烯,通过转移和图案化后用作电极,制备了底接触的并五苯有机薄膜晶体管(OTFTs)。原子力显微镜观察发现,石墨烯电极的厚度比一般的金电极薄的多,所以石墨烯电极厚度对并五苯晶粒的生长影响不大。电学性能研究得到器件的输出和转移曲线、开关电流比、阈值电压、场效应迁移率。转移曲线的关态电流约为10-9 A,电流的开关比超过103。基于底接触的并五苯OTFTs的最大场效应迁移率约2×10-2 cm2.V-1.s-1。     

基于不同自组装单层的酞菁氧钒薄膜晶体管

研究了不同界面修饰层对酞菁氧钒(VOPc)薄膜晶体管性能的影响。通过AFM图谱分析不同界面修饰层上VOPc薄膜的生长行为,通过半导体参数测试仪测试分析不同界面上器件的电学特性。实验结果表明,十八烷基三氯硅烷(OTS-18)修饰后生长的VOPc薄膜,比正辛基三氯硅烷(OTS-8)和苯基三氯硅烷(PTS)修饰后的薄膜晶体尺寸更大、质量更优;基于OTS-18修饰的底栅顶接触型VOPc有机薄膜晶体管,在4种结构器件中具有最高的场效应迁移率(0.51cm2/V·s),相对于未修饰的器件迁移率提高了近40倍。较长的烷基链能够有效地隔绝VOPc分子和二氧化硅之间的相互作用,利于形成大晶粒尺寸、少缺陷的优质薄膜,获得高迁移率的TFT器件。绝缘层表面自组装单分子层的厚度对其上薄膜的生长行为和相应器件的性能影响极为明显,这一结论对有机半导体薄膜生长和器件制备具有指导意义。     

溶液法制程对有机薄膜晶体管性能影响的研究

基于新型的聚合物绝缘材料和半导体材料,采用溶液法旋涂工艺制作有机薄膜晶体管,通过优化聚合物半导体材料的溶剂、旋涂速度、退火温度等条件,提高有机薄膜晶体管的器件性能。结果表明,不同溶剂溶解半导体对制成的有机薄膜晶体管的迁移率影响明显;半导体层旋涂速度过慢和退火温度过低都会降低有机薄膜晶体管的性能。当采用1,2,4-三氯苯(TCB)作为半导体溶剂,旋涂速度为3 000r/min,后烘温度为190℃时,有机薄膜晶体管的迁移率可以达到约0.5cm2·V-1·s-1,亚阈值摆幅降至约0.6V/dec,开关比大于106。     

具有无机有机双绝缘层和修饰电极的薄膜晶体管

研究了有机薄膜晶体管器件.器件是以热生长的SiO2作为有机薄膜晶体管的栅绝缘层,酞菁铜作为有源层的.实验表明采用一种硅烷耦合剂-十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰SiO2可以有效地降低栅绝缘层的表面能从而明显提高了器件的性能.器件的场效应迁移率提高了2.5倍、阈值电压降低了3 V、开关电流比从103增加到104.同时我们采用MoO3修饰铝作为器件的源漏电极,形成MoO3/Al双层电极结构.实验表明在同样的栅极电压下,具有MoO3/Al 电极的器件和金电极的器件有着相似的源漏输出电流Ids.结果显示具有OTS/SiO2双绝缘层的及MoO3/Al 电极结构的器件能有效改进有机薄膜晶体管的性能.     

具有双绝缘层和修饰电极的薄膜场效应晶体管

研究了具有OTS/SiO2双绝缘层结构及MoO3/Al电极结构的有机薄膜晶体管.器件是以热生长的Si02作为有机薄膜晶体管的栅绝缘层,酞菁铜作为有源层的.OTS/SiO2双绝缘层的结构提高了器件的场效应迁移率和开关电流比,降低了阈值电压.实验表明在同样的栅极电压下,具有MoO3/Al电极的器件和金电极的器件有着相似的源漏输出电流.结果显示具有OTS/SiO2双绝缘层及MoO3/Al电极结构的器件能有效改进有机薄膜晶体管的性能.     

具有双绝缘层和修饰电极的薄膜场效应晶体管

研究了具有OTS/SiO2双绝缘层结构及MoO3/Al电极结构的有机薄膜晶体管.器件是以热生长的Si02作为有机薄膜晶体管的栅绝缘层,酞菁铜作为有源层的.OTS/SiO2双绝缘层的结构提高了器件的场效应迁移率和开关电流比,降低了阈值电压.实验表明在同样的栅极电压下,具有MoO3/Al电极的器件和金电极的器件有着相似的源漏输出电流.结果显示具有OTS/SiO2双绝缘层及MoO3/Al电极结构的器件能有效改进有机薄膜晶体管的性能.     

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。     

高性能顶栅结构有机薄膜晶体管

采用六联苯(p-6P)和氧钒酞菁(VOPc)作为有源层材料,利用弱外延生长技术制备有机薄膜晶体管(OTFT)。在相同的工艺条件下制备了顶栅结构(top-gate)和底栅结构(bottom-gate)两种器件构型,发现两种不同结构的OTFT器件特性存在较大的差异,top-gate OTFT的迁移率比bottom-gate OTFT高很多。在顶栅结构的器件构型中获得了较高的器件特性参数,迁移率达到1.6cm2/V.s。研究了弱外延生长技术应用在两种不同器件构型中的差异,并解释了顶栅结构OTFT迁移率较高的原因。     

溶液法制备环保型高分子聚合物薄膜晶体管

基于一种新型的稠合噻吩-吡咯并吡咯二酮聚合物半导体(PTDPPTFT4),采用溶液法工艺制作了高性能环保型、空穴型有机薄膜晶体管。通过尝试不同的半导体层退火温度及退火时间,优化了有机薄膜晶体管的性能。当采用对二甲苯溶剂,退火温度为190℃,退火时间为60min时,迁移率为2.1cm2·V-1·s-1,电流开关比大于106。通过X射线掠入射角衍射法测试,得到高温退火后聚合物薄膜的结构特点,进而揭示了退火条件改变后,薄膜晶体管拥有高迁移率的原因。     

聚合物薄膜晶体管的制备及性能

以硅材料衬底作栅电极,在衬底上依次制备二氧化硅栅介质层、聚合物MEH-PPV薄膜半导体层和金源、漏电极,成功地得到了聚合物薄膜晶体管.器件的制备和测试都是在空气环境中完成.该薄膜晶体管呈现出较好的场效应晶体管饱和特性,器件的载流子迁移率为5.0×10-5 cm2/(V·s),开关电流比大于2×103.通过在氮气氛下对聚合物薄膜进行退火处理以及聚合物薄膜沉膜前对二氧化硅表面修饰可以适当地提高器件的载流子迁移率.