有机场效应晶体管及有机光敏场效应晶体管的制备与研究

摘要

有机场效应晶体管(OFETs)由于其制备工艺简单、柔韧性好、适合低温、低成本和大面积制造等优点以及其在有机电子学领域巨大的应用潜力而受到广泛关注。近年来，随着大量高性能OFETs的研究，OFETs已经达到非晶硅器件的水平，被广泛应用于柔性显示驱动、智能卡、识别卡、探测器、电子包装、电子报纸等领域。因而开展OFETs的研究具有重要的应用价值和科学意义。
　　本文首先综述了OFETs近几年不同的发展阶段，存在问题及发展趋势，介绍了OFETs的基本结构，所需的电极材料，绝缘层材料及各种有机半导体层材料，并介绍了目前OFETs存在的问题。针对目前OFETs存在的问题以及未来发展趋势，围绕基于不同绝缘层的和有机光敏器件展开了一系列工作。具体的研究内容如下:
　　(1)制备了基于聚乙烯醇(PVA)绝缘层的C60 OFETs，器件展示了典型的N-沟道传输特性。考察了不同浓度PVA为绝缘层的器件，通过性能的对比，60mg/ml浓度PVA溶液制备的器件展示了最优化的性能，其场效应迁移率为4.6×10-2cm2/V·s，阈值电压为20V，电流开关比为103，分析了不同浓度PVA溶液对器件性能的影响。
　　(2)制备了基于生物材料（蛋清）为绝缘层的C60 OFETs，器件展示了理想的电学特性和典型的N-沟道传输特性。其场效应迁移率为2.59cm2/V·s，阈值电压为1.25V。分析了器件高迁移率的原因，应归因于蛋清绝缘层高介电系数，优良的成膜性。另外，研究了蛋清绝缘层性能与退火条件的关系，给出了不同退火条件下蛋清绝缘层的表面形貌。结果表明蛋清绝缘层有希望成为新型低成本，大面积化OFETs的绝缘层材料。
　　(3)制备了基于Pentacene的有机光敏场效应晶体管(OPTs)。器件利用过渡金属氧化物V2O5修饰Al源、漏电极，并用高迁移率的Pentacene作为有机半导体层材料。研究了光照前后性能的改变，光照与未光照器件均展示了典型OFETs特性。光照前器件的场效应迁移率为0.101cm2/V·s，阈值电压为24V，电流开关比为102，光照后场效应迁移率为0.187 cm2/V·s，阈值电压为20V，电流开关比为102，光响应率为18.9mW/A，明暗电流比为0.85。总体器件性能有所提升。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 OFETs的研究进展

1．3 OFETs的应用及研究意义

1．4 OFETs存在的问题和发展方向

1．5 本论文主要工作

第二章 OFETs的基本结构、材料、原理及参数

2．1 OFETs的基本结构

2．2 OFETs的材料

2．3 OFETs的工作原理及迁移率的主要测试方法

2．4 OFETs的基本参数

2．5 本章小结

第三章 基于聚合物绝缘层的C60OFETs的制备与研究

3．1 引言

3．2 基于PVA栅绝缘层的OFETs的制备

3．3 基于PVA绝缘层的OFETs的测试与分析

3．4 不同厚度的PVA绝缘层对OFETs性能影响的研究

3．5 本章小结

第四章 基于生物材料绝缘层的C60OFETs的制备与研究

4．1 引言

4．2 基于蛋清栅绝缘层的OFETs的制备

4．3 器件性能测试及结果分析

4．4 本章小结

第五章 基于有机光敏场效应晶体管的制备与研究

5．1 引言

5．2 基于Pentacene OPTs的制备

5．3 基于Pentacene OPTs性能测试及结果分析

5．4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 本论文的特色及创新之处

6．3 OFETs的展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢