基于溶液法制備的ZrO2介電層有機(jī)薄膜晶體管性能研究.pdf

1、盡管有機(jī)薄膜晶體管的研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，但是目前仍然還有許多限制有機(jī)薄膜晶體管應(yīng)用的因素?，F(xiàn)階段研究的很多有機(jī)薄膜晶體管都需要非常高的工作電壓，高工作電壓不僅產(chǎn)生很大的功耗，浪費(fèi)能源，而且在很大程度上限制了有機(jī)薄膜晶體管的應(yīng)用領(lǐng)域。通過(guò)降低絕緣層的厚度或者使用相對(duì)介電常數(shù)較高的絕緣層材料就能得到具有很高電容的絕緣層。本文主要研究高介電常數(shù)的ZrO2材料對(duì)有機(jī)薄膜晶體管性能的影響，具體的研究?jī)?nèi)容包括：
　　（1）為實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)OT

2、FT(Organic Thin-Film Transistors)器件，首先研究基于溶液法制備ZrO2介電層不同退火溫度對(duì)OTFT器件性能的影響，退火溫度分別為200℃、250℃、300℃和350℃。通過(guò)對(duì)薄膜進(jìn)行I-V、C-F及相關(guān)電學(xué)參數(shù)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，絕緣層經(jīng)350℃高溫退火的器件具有最優(yōu)的性能。當(dāng)退火溫度為350℃，器件的載流子遷移率為0.231cm2/ V·s，提高了6倍，器件的閾值電壓為-0.25V，比200℃提高61％

3、。通過(guò)分析可知，器件性能提升的主要原因是，絕緣層退火溫度的升高，使無(wú)機(jī)絕緣材料ZrCl4轉(zhuǎn)化為ZrO2更完全，薄膜介電性能提升，并且表面粗糙度降低。并五苯在高質(zhì)量的絕緣層表面成膜質(zhì)量更好，絕緣層/半導(dǎo)體層的界面電荷陷阱密度降低，因此器件性能達(dá)到最優(yōu)。
　　(2)研究不同ZrO2介電層厚度對(duì)于OTFT器件性能的影響。ZrO2介電層厚度通過(guò)改變旋涂的第二層的ZrCl4溶液的濃度來(lái)控制，退火溫度根據(jù)上一章研究的退火溫度300℃來(lái)進(jìn)行退火

4、，測(cè)得絕緣層的厚度分別為58nm、82nm、107nm和135nm，通過(guò)對(duì)薄膜進(jìn)行C-F及相關(guān)電學(xué)參數(shù)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，絕緣層厚度為58nm時(shí)器件具有最優(yōu)的性能。當(dāng)絕緣層厚度為58nm時(shí)，OTFT器件載流子遷移率為0.169cm2/V·s，提高了81.7%，器件的閾值電壓為-0.1V。通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，得出器件性能提升的主要原因是，降低絕緣層薄膜的厚度時(shí)，可以增大器件單位面積的電容，使器件在相同的柵壓下，能夠吸引更多的載流子在有