有機薄膜晶體管工作機理及制備方法的研究.pdf

1、有機薄膜晶體管(OTFT)可低溫大面積生產(chǎn)，并具有制備成本低、可柔性等優(yōu)點。隨著其性能的不斷提高，將具備應(yīng)用于電子標(biāo)簽、射頻識別卡和平板顯示的驅(qū)動等電路中的可能性。目前，各國科研人員在努力制備出高性能OTFT的同時，也注重OTFT的理論研究，并取得了一定的進(jìn)展，例如:器件的電極與有機薄膜接觸處能級匹配對載流子注入的影響、接觸電阻的形成、有機材料載流子傳輸機制，以及OTFT的工作機理等。本文針對OTFT的工作機理展開進(jìn)一步研究，具體研究工

2、作如下。
　　首先，本文對表征OTFT器件的性能參數(shù)進(jìn)行了研究。針對目前廣泛采用的獲取OTFT器件場效應(yīng)遷移率和閾值電壓的I/V特性擬合法存在的固有誤差進(jìn)行了分析。提出了采用最小二乘擬合計算OTFT器件的場效應(yīng)遷移率和閾值電壓，通過比較其精度有所提高。另外，本文還引入?yún)?shù)交流電阻來表征OTFT器件的性能，通過OTFT器件工作過程中的交流電阻的變化來反映OTFT器件有源層與電極之間是歐姆接觸還是非歐姆接觸、溝道電阻的大小以及飽和現(xiàn)象

3、的出現(xiàn)，該特性參數(shù)可以全面描繪OTFT器件的綜合工作特性。
　　其次，運用電容調(diào)制原理推導(dǎo)出一個OTFT器件的電特性模型，通過與實際OTFT器件測得的特性曲線比較，兩者在線性區(qū)一致性很好。由此說明了該電特性模型可以描繪OTFT在線性區(qū)工作特征，同時也說明了OTFT器件線性工作區(qū)的工作過程實質(zhì)是電容調(diào)制過程。通過該模型對OTFT器件性能分析發(fā)現(xiàn)，柵電容與有源層有機材料的遷移率對OTFT器件性能影響較大，采用高介電常數(shù)的絕緣材料作OT

4、FT的絕緣層和高遷移率的有機材料作有源層能夠使OTFT器件的性能有較大的提高。
　　再次，文中運用有限元方法對OTFT器件工作時的有源層載流子密度分布和電位分布進(jìn)行了模擬，模擬結(jié)果直觀反映出OTFT器件工作過程中載流子濃度分布和電位分布變化情況，并模擬出了在OTFT器件各極電壓變化時，有源層中導(dǎo)電溝道形成過程，以及當(dāng)漏極電壓逐漸增大時溝道的夾斷過程。從而驗證了對OTFT器件工作機制的認(rèn)識。另外，通過對改變柵電容和改變有源層有機材料

5、的初始載流子濃度大小進(jìn)行器件模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高柵電容容量值和高初始載流子濃度都將提高OTFT器件的性能。
　　最后，文中提出了復(fù)合結(jié)構(gòu)OTFT的概念，列舉了由四種典型結(jié)構(gòu)OTFT器件組合而成的六種復(fù)合結(jié)構(gòu)OTFT器件，闡述了這六種復(fù)合結(jié)構(gòu)OTFT器件的制備流程和掩膜方法，并對其中的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實際制備，通過測試發(fā)現(xiàn)，復(fù)合結(jié)構(gòu)OTFT器件比組合成該復(fù)合結(jié)構(gòu)的單結(jié)構(gòu)OTFT性能要好，測試其轉(zhuǎn)移特性曲線發(fā)現(xiàn)，復(fù)合結(jié)構(gòu)OTFT器件的