基于可圖形化聚合物柵絕緣體的有機(jī)薄膜晶體管性能研究.pdf

1、有機(jī)薄膜晶體管（Organic Thin-Film Transistor，OTFT）在柔性電子、低成本制造、大面積顯示等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值，受到了廣泛的關(guān)注和重視。其中聚合物有機(jī)薄膜晶體管所具有的溶液法制備工藝、良好的機(jī)械性能、低溫制備等方面的優(yōu)勢(shì)吸引著研究人員不斷進(jìn)行深入的研究。近年來(lái)，隨著有機(jī)材料性能的不斷提升以及制備工藝的不斷優(yōu)化，有機(jī)薄膜晶體管的性能已經(jīng)接近于多晶硅晶體管的性能。
　　要制備高性能的有機(jī)薄膜晶體管，理想的柵

2、極絕緣體材料與有機(jī)半導(dǎo)體材料同樣重要。理想的柵極絕緣體材料應(yīng)該具有高夾斷電壓、長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性以及與基板之間有良好的兼容性。例如 poly(vinyl phenol)(PVP)，poly(vinyl alcohol)(PVA)，poly(methyl，methacrylate)(PMMA)和polyimide(PI)等的有機(jī)聚合物，由于具有良好的加工性能和電學(xué)特性而被廣泛的用作柵絕緣層材料，它們可以形成大面積、均勻且具有良好延展性的膜，然

3、而在低成本和大面積應(yīng)用領(lǐng)域，聚合物絕緣體材料還應(yīng)該能夠圖形化形成高分辨率的圖案并且可以在低溫條件下進(jìn)行制備。本文主要基于一種可紫外線固化的高分子硅氧烷材料，該材料具有負(fù)光刻膠特性，同時(shí)也可以作為絕緣層材料，利用溶液法進(jìn)行制備。
　　本文首先測(cè)試了這種聚硅氧烷絕緣體材料的基本性能，利用了原子力顯微鏡觀測(cè)該聚合物成膜的表面平整度，測(cè)得其表面高度均方值為0.38nm，表明該硅氧烷材料薄膜具有良好的表面平整度；接著采用一種金屬-絕緣層-金

4、屬（metal-insulator-metal，MIM）結(jié)構(gòu)來(lái)測(cè)試該硅氧烷材料作為絕緣層的絕緣性能，測(cè)得其相對(duì)介電常數(shù)為3.7，并且當(dāng)外加電場(chǎng)1MV/cm下漏電流密度為~2.6×10-9 A/cm2,表明了該聚硅氧烷材料具有良好的絕緣性能。
　　接著基于此聚硅氧烷材料，并結(jié)合一種新型有機(jī)半導(dǎo)體材料，利用溶液法工藝制備了底柵頂接觸式的有機(jī)薄膜晶體管器件，同時(shí)詳細(xì)討論了絕緣體材料的溶液濃度、旋涂速度、有機(jī)柵絕緣層（Organic Ga

5、te Insulator，OGI）和半導(dǎo)體層（Organic Semiconductor，OSC）的退火溫度、絕緣層表面預(yù)處理情況對(duì)有機(jī)薄膜晶體管器件性能的影響，通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)得到最優(yōu)的器件性能。隨后與使用另外兩種絕緣體材料作為柵絕緣層的有機(jī)薄膜晶體管的性能進(jìn)行了對(duì)比，并就有機(jī)薄膜晶體管中的常見(jiàn)性能問(wèn)題進(jìn)行了討論。
　　最后，利用這種聚硅氧烷材料和新型有機(jī)半導(dǎo)體材料的組合來(lái)在PET柔性襯底上制備有機(jī)薄膜晶體管，制備溫度不超過(guò)15