高拉伸高迁移率半导体纳米纤维共混薄膜应用于完全可拉伸有机晶体管（英文）

可拉伸有机场效应晶体管(OFETs)是有机集成电路和可穿戴生物传感器的基本组成部分.可拉伸有机半导体是实现高迁移率可拉伸OFETs的核心材料.目前实现高迁移率高拉伸聚合物半导体仍面临挑战.在此,我们通过混合聚合物半导体和弹性体,制备了高迁移率可拉伸的半导体共混薄膜.通过纳米限域效应,聚合物形成独特的纳米纤维.半导体薄膜具有低结晶度和高聚集度,因此该纤维共混薄膜具有高迁移率和高拉伸性.我们制备的完全可拉伸的有机晶体管在0%和100%应变下空穴迁移率分别为2.74和2.53 m² V^-1 s^-1.即使在150%应变下,可拉伸晶体管的迁移率也高达1.57 cm² V^-1 s^-1.可拉伸晶体管在30%应变下的1000个拉伸/释放周期中表现出了高的机械鲁棒性.     

新型萘二甲酰亚胺基半导体/绝缘聚合物共混薄膜的微结构和电荷传输研究

采用新型萘二甲酰亚胺基半导体聚合物FN2200与绝缘聚合物聚苯乙烯(PS)通过溶液相共混,并采用旋涂法制备共混薄膜的有机场效应晶体管(OFET)。发现在FN2200中加入少量PS可显著提升共混薄膜器件的电子迁移率,然而随着PS含量的增加,载流子迁移率将急剧降低。通过氧等离子体刻蚀结合紫外-可见光吸收谱测量发现,FN2200/PS共混薄膜存在清晰的相分离结构,FN2200组分富集在在薄膜表面层而PS成分沉积在薄膜底部区。掠入射X射线衍射(GIXRD)结果发现,在FN2200中添加PS成分促使FN2200骨架链倾向于采取edge-on堆积方式,有利于载流子沿有机/介电层界面的横向传输。基于薄膜微结构表征结果,系统地解释了共混薄膜的OFET性能随PS含量的变化关系和内在机制。     

P型硅并五苯有机场效应晶体管的研制

以P＋＋硅为衬底，热生长SiO2为栅绝缘层，真空蒸发有机半导体材料并五苯作为有源层，射频磁控溅射金作为源、漏电极，成功制作了底接触式并五苯有机场效应晶体管（OFETs）。测试表明在源漏电压为70V时，器件的载流子迁移率μ为：0．31cm^2/V.s。     

透明导电IMO薄膜的载流子迁移率研究

采用van der Pauw法、等离子振荡波长法和光谱拟合法等三种方法对IMO(In2 O3 ∶Mo)薄膜和ITO(In2 O3 ∶Sn)薄膜的载流子迁移率进行了测量和比较。结果表明 ,IMO薄膜的载流子迁移率高达 10 0cm2 V-1s-1以上 ,远超过已报导的其他掺杂透明导电氧化物 (TCO)薄膜的载流子迁移率 ;IMO薄膜的载流子有效质量约为电子静止质量的 0 35倍 ;IMO薄膜的高载流子迁移率主要是由于载流子受到的散射作用较弱所引起。这无法用通常的掺杂TCO薄膜的载流子散射理论来解释 ,为此引入复合效应进行分析。在ITO薄膜中 ,每形成一个电中性复合粒子 ,就会使两个掺杂的Sn4 失去贡献载流子的电活性 ;而在IMO薄膜中 ,即使一个掺杂Mo6 与晶格间隙中的一个O2 -结合成复合离子后 ,该复合离子仍然会贡献出一个载流子 ,故薄膜中形成的电中性复合粒子数目较少 ,从而导致价态差为 3的IMO薄膜中的电中性复合粒子对载流子的散射远低于价态差为 1的ITO薄膜 ,因此 ,IMO薄膜有可能获得较高的载流子迁移率     

具有室温铁磁性和高空穴迁移率的锰掺杂硅锗薄膜（英文）

本文采用超高真空化学气相沉积系统在锗衬底上外延生长了第IV族硅锗薄膜,然后通过离子注入和快速热退火进行锰元素掺杂.结构测试表明,外延的硅锗薄膜是具有均匀拉伸应变的单晶,随后的离子注入和快速热退火使其变为多晶.磁性测试表明,退火后的薄膜表现出依赖于锰掺杂浓度的铁磁性,居里温度最高可达309 K; X射线磁圆二色谱揭示了替代位锰元素的自旋和轨道磁矩.为最大限度地减少反常霍尔效应的影响,磁输运测试在高达31 T的强磁场下进行,该薄膜在300 K温度下空穴迁移率达到创纪录的～1230 cm²V^-1s^-1.此高迁移率归因于样品较高的结晶质量和拉伸应变对能带的调制.本文首次展示了具有室温铁磁性和高载流子迁移率的锰掺杂硅锗薄膜,有望促进基于第IV族半导体的自旋电子材料与器件的实际应用.     

透明导电IMO薄膜的载流子迁移率研究

采用van-der-Pauw法、等离子振荡波长法和光谱拟合法等三种方法对IMO(In2O3：Mo)薄膜和ITO(In2O3：Sn)薄膜的载流子迁移率进行了测量和比较。结果表明，IMO薄膜的载流子迁移率高达100cm^2V^-1s^-1以上，远超过已报导的其他掺杂透明导电氧化物（TCO）薄膜的载流子迁移率；IMO薄膜的载流子有效质量约为电子静止质量的0.35倍；IMO薄膜的高载流子迁移率主要是由载流子受到的散射作用较弱所引起。这无法用通常的掺杂TCO薄膜的载流子散射理论来解释，为此引入复合效应进行分析。在ITO薄膜中，每形成一个电中性复合粒子，就会使两个掺杂的Sn^4 失去贡献载流子的电活性；而在IMO薄膜中，即使一个掺杂Mo^6 与晶格间隙中的一个O^2-结合成复合离子后，该复合离子仍然会贡献出一个载流子，故薄膜中形成的电中性复合粒子数目较少，从而导致价态差为3的IMO薄膜中的电中性复合粒子对载流子的散射远低于价态差为1的ITO薄膜，因此，IMO薄膜有可能获得较高的载流子迁移率。     

超薄金属性MoO2纳米片可控合成及其范德华接触应用研究(英文)

在二维半导体与金属材料间引入范德华接触构建器件被认为是解决二维材料电接触问题的有效途径之一.然而,迄今为止,研究主要集中在半导体材料合成与改性上,而对金属材料的制备和性能的研究较少.在这项工作中,我们报道了利用化学气相沉积法可控合成厚度从3.5到106 nm的层状MoO₂金属二维纳米片.利用X射线衍射、扫描隧道显微镜和透射电子显微镜对制备的MoO₂纳米片进行了系统表征,结果表明,制备的MoO₂为单斜晶型、晶质质量高、稳定性好.电学表征表明, MoO₂具有优良的导电性能,其导电率超过10⁶S m^-1,可与石墨烯和某些金属相媲美.此外,我们还通过引入MoO₂薄片作为范德华接触材料,探索了其在MoS₂场效应晶体管中的接触应用.所获得的MoS₂场效应晶体管表现出低肖特基势垒(3 6 m e V)和高载流子迁移率(210 cm²V^-1s^-1     

以聚酰亚胺为绝缘层的并五苯场效应晶体管

报道了以聚酰亚胺(polyimide)作为绝缘层,并五苯作为活动层的一种全有机场效应晶体管.利用原子力显微镜(AFM)分析了聚酰亚胺薄膜及其表面并五苯薄膜的形貌;采用顶电极接触结构,测量出其场效应晶体管的输出特性曲线,并得出其场效应迁移率为0.079m2/(V·s),开关电流比约为104.     

并三苯场效应晶体管的研制

采用有机半导体材料并三苯作为有源层,环氧树脂作为绝缘介质,通过旋涂和真空掩蔽蒸发的方法,成功研制出了倒转结构的有机场效应晶体管.经测试器件的电子迁移率为5.76×10-2cm2/V·s,跨导为0.96μS.显示出该器件具有良好的输出特性曲线.     

P型SnO TFTs制备及其电学性能研究

采用直流磁控溅射结合光刻工艺,在室温下制备了p型SnO薄膜及薄膜晶体管器件。研究了直流磁控制备过程中的关键工艺问题。研究发现预溅射5 min、氧气比例为13%、生长压强为0.96 Pa、200℃退火1.5 h可制备高开关比的p型SnO薄膜晶体管。器件开关比可达到6.2×10³,亚阈值摆幅为9.96 V·dec^-1。通过延长退火时间至2 h,可以大幅提高线性区迁移率至1.61 cm²·V^-1·S^-1,且亚阈值摆幅仅增大了0.54 V·dec^-1。通过延长预溅射时间至8 min,可以大幅提高p型SnO薄膜晶体管的载流子迁移率,器件线性区迁移率为5.25 cm²·V^-1·S^-1,饱和区迁移率为0.43 cm²·V^-1·S^-1。     

苯并噻二唑基半导体/弹性绝缘体共混柔性薄膜的结构及电荷传输研究

利用苯并噻二唑基半导体聚合物PffBT4T-2DT与弹性体聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)通过溶液相共混，采用旋涂法制备共混薄膜。并采用层压转移法构筑共混薄膜有机场效应晶体管(OFET)来研究薄膜的电荷传输特性随拉伸应变的变化。结果显示，PffBT4T-2DT/PDMS共混薄膜中诱发垂直相分离结构，即PffBT4T-2DT组分富集在薄膜下层而PDMS集中在上层。PDMS引入还导致PffBT4T-2DT骨架链堆垛结构的改变，促使分子链间倾向于edge-on堆积方式。相比纯PffBT4T-2DT薄膜，共混薄膜具有优异的可拉伸性能，使其在100%的高拉伸应变下仍保持较高的载流子迁移率。这源于弹性的PDMS基体有效地耗散拉伸产生的薄膜内部能量。基于柔性薄膜结构表征，分析了薄膜微结构与其力学性质和电荷传输性能间的内在联系。     

有机场效应晶体管：新型有机半导体分子材料的设计、合成与器件的性能研究

场效应晶体管是通过调节栅极电压来控制源漏极之间电流大小的一种有源器件。以有机半导体材料制备的有机场效应晶体管具有许多特点,如制备工艺简单、成本低和柔韧性好,可被用作智能卡、电子商标、电子纸、存储器、传感器和有源矩阵显示器。本报告将介绍有机π-共轭分子的设计、合成,以它们为半导体材料,有机场效应晶体管的制备及电性能的研究。设计、合成了并五噻吩,进行了结构表征和薄膜性能研究,并以它为半导体材料制备了场效应晶体管。结果表明并五噻吩Eg为3.29eV,而相应的并五苯的Eg仅为1.85eV。热分解温度272℃。场效应迁移率0.045cm~2/Vs,开关比10~3。预示着并五噻吩将是新一类有机半导体材料。我们把微电子学中的掺杂技术扩展到纳米电子学中,首先制备了氮掺杂的多壁碳纳米管,然后利用聚集离子束技术制备了基于单根碳纳米管的场效应晶体管。氮掺杂的碳纳米管显示n-半导体特性,电子迁移率高达895cm~2/Vs。从低成本的铜和银的下电极结构出发,结合对二氧化硅衬底的表面修饰,通过简单的一步溶液法在电极上生成有机电荷转移复合物,从而提高了铜和银电极的表面功函数,改进了电极和有机半导体之间的接触,降低了接触电阻,改善了载流子的...     

应力对蓝宝石衬底上生长二氧化钒薄膜结构和光电性能的调控

利用脉冲激光沉积技术在蓝宝石衬底上生长不同厚度的VO₂薄膜, 对薄膜的结构、表面形貌和光电性能进行研究。结果表明: 所沉积的VO₂薄膜为具有单晶性能、表面平整的单斜晶相的VO₂薄膜, 相变前后, 方块电阻的变化可达到3~4个数量级, 在波长为2500 nm的透过率变化最高可达56%, 优化的可视透过率(T_lum)和太阳能调节率( ∆T_sol )为43.2%和8.7%。薄膜受到的应力对VO₂薄膜有重要影响, 可以通过调节薄膜的厚度对VO₂薄膜光电性能实现调控。当VO₂薄膜厚度较小时, 薄膜受到拉应力, 拉应力能使相变温度显著降低, 金属-绝缘体转变性能(MIT)不但与载流子浓度的变化相关, 而且还受载流子迁移率变化的影响;当VO₂薄膜厚度较大时, 薄膜受到压应力, VO₂薄膜的相变温度接近块体VO₂的相变温度, MIT转变主要来自于载流子浓度在相变前后的变化, 其载流子迁移率几乎不变。     

以聚苯乙烯为绝缘层的C60场效应晶体管

研究制备了以聚苯乙烯(polystyrene)作为绝缘层,富勒烯C60为半导体有源层的一种全有机n型场效应晶体管.利用原子力显微镜(AFM)分析了聚苯乙烯薄膜及其表面C60薄膜的形貌.电学特性测试结果表明器件性能优良,场效应电子迁移率达到1.05cm2/V·s,开关比为9.4×105.     

低电压并五苯晶体管的制北

介绍了利用物理气相沉积的技术制备有机物并五苯场效应晶体管(OTFT)的方法.通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射谱(XRD)对并五苯薄膜的分析,发现并五苯薄膜具有良好的表面形貌和晶体特性.其载流子迁移率达0.3cm2/Vs,并五苯晶体管具有低电压特性.     

英寸级少层MoS2薄膜的低温可控制备

大面积二硫化钼(MoS2)薄膜的可控制备是其走向应用的关键环节,尤其是少层及P型电导的MoS2,对于器件应用具有重要意义,但鲜有文献报道.本工作采用室温射频(RF)磁控溅射法,在玻璃衬底上制备了英寸级的少层MoS2薄膜,并经低温退火,实现了大面积较高质量的MoS2薄膜可控制备.原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外可见吸收光谱(UV-vis)分析结果表明:所制得的大面积超薄薄膜为3层的多晶膜,厚度约2.2 nm,且均匀、平整、可控,薄膜结晶性好、稳定性高.使用同样的工艺在Si/SiO2基片上制备少层MoS2薄膜,并将其制成背栅场效应晶体管(TFT),电学表征表明该薄膜呈现P型导电特征,载流子迁移率为0.183 cm2·V-1·s-1.本工作提供了一种大面积少层MoS2薄膜的可控制备方法,而且制备温度低,工艺简单且兼容性强,易实现大规模工业化生产.     

高迁移率有机薄膜晶体管专利申请关键技术分析

有机薄膜晶体管使用有机半导体材料为有源层,通过改变外加电场来控制有源层的导电性。与传统的无机场效应晶体管相比,它具有造价低廉、可大面积加工、可与柔性基底集成等优点,在世界电子器件领域引起了广泛关注。近年来,对高迁移率有机半导体材料、薄膜物理和器件工程等相关方面的研究有了快速发展,使OTFTs的迁移率、开关电流比等性能已达到或超过同类非晶硅(α-Si∶H)器件的水平。这实现了在平板显示驱动电路中应用,以及在低成本便捷型记忆元件(身份识别卡、商品价格签)等方面的应用。     

磁控溅射制备Nb掺杂IZO薄膜光电学性能研究

通过磁控溅射方法制备一种新型薄膜晶体管有源层材料Nb掺杂的氧化铟锌(IZO)非晶薄膜(a-INZO)。运用XRD、光致发光、Hall测试等检测方法分析INZO薄膜微观结构、缺陷状态以及电学性能。光致发光结果表明,INZO相较于Ga掺杂的IZO(IGZO)具有更低的深能级缺陷密度。Hall效应测试结果表明,通过调节溅射过程中氧气流量可有效控制INZO薄膜载流子浓度,使之适合于制备薄膜晶体管(TFT)器件。INZO薄膜迁移率随载流子浓度的变化规律符合渗流传导模型,载流子浓度较低时,迁移率随载流子浓度增加而增加;载流子浓度较高时,迁移率下降,光学数据的分析表明其带尾态宽度较大,结构更无序。提高溅射基底温度可有效提高迁移率,但对薄膜无序度的改善并不明显。     

考虑自热效应的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管建模与仿真

基于电荷控制模型,分析了极化,载流子迁移率,饱和电子漂移速度,导带断续,掺杂浓度,沟道温度等与自然效应的关系,并考虑了寄生电阻对自热效应的影响,建立了模拟AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管直流I-V特性的解析模型。通过与试验值的对比,该模型具有较高的精度,并且计算过程简单,可以用来指导器件结构和电路的设计。     

基于场效应晶体管原理制备二硫化钼光电探测器（英文）

过渡金属二硫属化物在电学、光学和机械电子领域展示了强大的应用潜力和价值.其中,二硫化钼作为场效应晶体管中绝缘栅极材料和沟道材料,得到了越来越多的关注.本文研究了基于场效应晶体管原理制备而成的多层二硫化钼光电探测器.通过光学显微镜和原子力显微镜表征了该器件的表面形貌,同时研究了该器件基于场效应晶体管的电学特性和作为光电探测器的光电特性.该器件中,二硫化钼的电子迁移率达到了80 cm2/(V·s),最高探测光电响应为5 A/W.该光电探测器的探测波长极广,并且在所有测试过程中器件稳定性优良.