绝缘衬底表面修饰在喷墨打印有机薄膜晶体管中的应用

摘要

喷墨打印技术由于其工艺简单、非接触式、可直接图案化等优点，引起了人们的广泛关注。而基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管在低成本的电子制造领域已成为研究的热点。本课题的目的是采用喷墨打印的方法沉积有源层薄膜，通过优化的工艺条件，制备高性能的有机薄膜晶体管。
　　本论文主要工作是对衬底进行表面处理或旋涂表面修饰层，研究喷墨打印有源层薄膜的形貌与衬底表面性质的关系，表面性质通过表面能来标定。采用喷墨打印的方法沉积TIPS并五苯有机半导体薄膜作有源层，并制备成性能较优的有机薄膜晶体管。此外，以一种新型的有机半导体材料C10-BTBT代替TIPS并五苯作为有源层材料，采用优化的工艺条件和结构喷墨打印制备了有机薄膜晶体管。主要内容有:
　　(1)分别在三种不同的衬底上打印TIPS并五苯单点阵列和大面积薄膜。三种衬底分别为经过清洗、旋涂HMDS和经过紫外臭氧清洗的氧化硅片。以表面能为评估衬底表面性质的参数，研究衬底表面能与打印TIPS并五苯薄膜的形貌的关系。结果表明喷墨打印TIPS并五苯薄膜的铺展形貌与衬底的表面能分布有一定对应关系;
　　(2)在SiO2衬底上旋涂PVP作为绝缘修饰层。分别在PVP衬底上和SiO2衬底上喷墨打印TIPS并五苯单点阵列和大面积薄膜，并制备成有机薄膜晶体管器件。结果表明，相对于未经修饰的SiO2衬底，在PVP衬底上打印TIPS并五苯单点成膜更均匀，咖啡环效应减弱;打印的大面积薄膜更容易形成连续的、取向一致的结晶。同时在PVP衬底上制备的有机薄膜晶体管获得了更优的器件性能;
　　(3)在旋涂了PVP的SiO2衬底上分别采用单喷头和三喷头喷墨打印一种新型有机小分子半导体材料C10-BTBT薄膜，并制备成有机薄膜晶体管。实验结果表明，采用三喷头打印的C10-BTBT薄膜能连续性、均匀性更好，并且制备得到的有机薄膜晶体管获得了高迁移率和优良的环境稳定性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 薄膜晶体管的研究背景

1．2 薄膜晶体管的发展历程

1．3 有机薄膜晶体管

1．4 喷墨打印技术概况

1．4 本文主要工作及组织结构

第二章 基本理论

2．1 有机薄膜晶体管结构及其工作原理

2．1．1 有机薄膜晶体管的基本结构

2．1．2 有机薄膜晶体管的工作原理

2．1．3 有机薄膜晶体管的基本参数

2．2 喷墨打印原理

2．2．1 喷墨打印技术及原理

2．2．2 喷墨打印机系统

2．3 材料

2．3．1 有源层材料

2．3．2 绝缘层材料

第三章 衬底表面处理与喷墨打印有机半导体薄膜形貌

3．1 衬底表面能及表面处理

3．2 表面处理对打印成膜及器件性能的影响

3．2．1 衬底表面处理

3．2．2 喷墨打印TIPS并五苯半导体薄膜

3．2．3 结果与讨论

3．3 结论

第四章 PVP修饰绝缘层喷墨打印TIPS并五苯OTFT

4．1 引言

4．2 实验

4．2．1 衬底清洗及溶液配制

4．2．2 薄膜及器件的制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 衬底的表面能及打印薄膜形貌

4．3．2 器件性能

4．3．3 器件沟道形貌

4．4 结论

第五章 喷墨打印C10-BTBT半导体材料制备OTFT

5．1 有机半导体材料C10-BTBT

5．2 实验

5．3 结果与讨论

5．3．1 薄膜形貌

5．3．2 器件性能

5．2．3 器件的环境稳定性

5．3 结论

第六章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果