基于橫向和垂直結(jié)構(gòu)的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研究.pdf

1、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Organic Field Effect Transistor，OFET)是有機(jī)電子學(xué)的重要研究課題之一。自從第一個(gè)OFET誕生起到現(xiàn)在，OFET的研究獲得了巨大的進(jìn)展，由于它具有良好的發(fā)展前景和商用價(jià)值，因而具有重要的研究意義。OFET具有制備溫度低、成本低，而且比硅晶體管更好的柔韌性，因此適合用于液晶顯示器和有機(jī)電致發(fā)光柔性顯示器的有源矩陣驅(qū)動(dòng)電路、智能卡、電子條形碼標(biāo)簽、商品價(jià)格標(biāo)簽和大面積傳感陣列等應(yīng)用領(lǐng)域。<

2、br>　　 本論文首先回顧了OFET的發(fā)展歷史，評(píng)述了OFET發(fā)展過(guò)程中所存在的問(wèn)題及各階段的研究重點(diǎn)，并對(duì)現(xiàn)階段OFET存在的問(wèn)題、研究熱點(diǎn)及未來(lái)的發(fā)展方向作了總結(jié)。其次，概述了各種OFET中常用的材料，包括有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體材料、電極材料和絕緣層材料等。闡釋了OFET的工作機(jī)理，并推導(dǎo)了OFET相關(guān)的電流電壓方程。
　　 基于目前OFET發(fā)展中存在的一些問(wèn)題，本論文主要以O(shè)FET器件為研究對(duì)象，合理地設(shè)計(jì)了器件的結(jié)構(gòu)，制備了

3、橫向和垂直結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。并通過(guò)對(duì)有機(jī)材料的選擇與器件結(jié)構(gòu)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了器件的多功能化。論文的主要工作如下：
　　 (1)以高遷移率并五苯為有源層材料，低成本的銅為電極材料，制備的場(chǎng)效應(yīng)晶體管達(dá)到了同等條件下以昂貴的金為電極材料的OFET性能。存儲(chǔ)在空氣中十小時(shí)后的器件表現(xiàn)出更好的性能，場(chǎng)效應(yīng)遷移率由0.012增加到0.03 cm2V-1s-1，閾值電壓由-14減小到-9 V，電流開(kāi)關(guān)比接近104。存儲(chǔ)器件性能改善的原因是銅

4、源、漏電極在空氣中的氧化生成一層薄的銅氧化物。并對(duì)這薄層氧化物所起到的作用進(jìn)行了詳細(xì)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，利用銅電極的自我氧化作用可為OFET的制備降低生產(chǎn)成本。
　　 (2)采用OFET頂接觸結(jié)構(gòu)，LiF/Al作為源漏電極，制備了有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)。器件呈現(xiàn)OFET的場(chǎng)效應(yīng)行為和OLED的光電特性。五個(gè)有機(jī)層在器件實(shí)現(xiàn)不同功能分別起到不同的作用。雖然有機(jī)層的厚度在一定程度上影響了OLED的光電特性，但卻實(shí)現(xiàn)了晶體管單極的

5、場(chǎng)效應(yīng)行為。根據(jù)FET的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理，分析了場(chǎng)效應(yīng)行為形成的原因。這種多功能光電的器件將為研究電荷載流子的復(fù)合，傳輸和注入機(jī)制提供一種新的途徑。
　　 (3)制備了一種有機(jī)垂直光發(fā)射晶體管(VOLET)。其結(jié)構(gòu)為一個(gè)有機(jī)光發(fā)射單元垂直堆疊在一個(gè)電容單元上，兩單元通過(guò)一個(gè)共有的源電極連在一起。該器件兼具有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的發(fā)光和晶體管的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)兩個(gè)功能。當(dāng)電容單元被充電時(shí)，積累在源電極的電荷能有效地調(diào)節(jié)有機(jī)光發(fā)射單元