学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

超薄EuF_3电极修饰层对有机场效应晶体管性能的影响

作　者: 李红
导　师: 刘星元
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 凝聚态物理
关键词: 有机场效应晶体管修饰层接触电阻偶极迁移率功函数
分类号: TN386
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近年来，因柔韧性好、工艺简单、制造成本低以及可较低温度下大面积生产等特点，有机场效应晶体管（OFET）受到广泛关注。目前，OFET在性能上已取得了很大进展，但将其普遍应用于柔性显示驱动及有机集成电路等领域中还面临着诸多挑战。其中，金属电极与有机半导体间的界面接触电阻是影响器件性能的一个关键因素。研究表明，在金属电极与有源层间插入合适的修饰层能够有效的改善界面接触质量，提升OFET器件性能，因此对修饰层的研究具有重要意义。本论文首先介绍了OFET的发展过程，研究现状及面临的问题。在OFET基本工作原理的基础上，阐述了电极修饰对有机场效应晶体管性能的影响。通过选用稀土金属氟化物EuF3修饰低功函数金属Ag为源漏电极，研究其对不同类型OFET性能的影响，具体工作如下：（1）制备了以CuPc为有源层、以EuF3薄层修饰的低功函数金属Ag为源漏电极的P型有机场效应晶体管，研究了不同EuF3层厚度对器件性能的影响。同时，采用转移曲线法得到OFET的接触电阻。通过测试与分析，发现EuF3修饰层的厚度为0.6nm时，器件性能达到最优，相比于未修饰器件其接触电阻由23.65×105·cm减至3.86×105·cm，使得器件载流子迁移率由1.5×10-3cm2/V·s提高到4.65×10-3cm2/V·s。UPS测试结果表明，薄层EuF3在Ag与有机半导体CuPc间形成界面偶极势垒，引起源漏电极表面功函数增大，空穴注入势垒降低，使得Ag电极与CuPc界面的接触电阻减小，进而提升了空穴的注入效率。（2）制备了以Pentacene为有源层、以EuF3薄层修饰的低功函数金属Ag做为源漏电极的P型有机场效应晶体管。比较并分析了具有不同厚度EuF3电极修饰层的Pentacene有机场效应晶体管性能，发现EuF3修饰层的厚度为0.6nm时，器件性能达到最优，其空穴迁移率是未修饰器件的5倍。实验结果再一次验证了电极修饰层对器件性能的改善机理：EuF3薄层在Ag与有机半导体Pentacene间形成的界面偶极势垒，提升了电极表面功函数，使得Ag电极与Pentacene有源层的接触势垒减小，即空穴的注入势垒减小，迁移率增大，从而改善了器件的性能。（3）制备了以PTCDI-C13为有源层、以EuF3薄层修饰的金属Ag为源漏电极的N型有机场效应晶体管。研究了不同EuF3层厚度对器件性能的影响，发现载流子迁移率随着EuF3层厚度的增加而迅速降低，当其厚度增至0.9nm时，器件无明显场效应。实验结果表明，薄层EuF3在Ag与有机半导体PTCDI-C13间所形成的界面偶极势垒，增大了源漏电极表面功函数，升高了电子注入势垒，使得电子迁移率减小，器件阈值工作电压增大，器件性能降低。P型有机场效应晶体管通常采用高功函数的贵金属Au作为源漏电极。我们的实验结果表明，EuF3修饰层可以有效的改善较低功函数的廉价金属Ag源漏电极与P型有机半导体的界面接触质量，从而提高P型OFET器件的空穴迁移率等性能，对降低OFET的制造成本有一定的实用价值。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
第1章绪论  13-27
  1.1 OFET 的研究背景及意义  13-17
    1.1.1 OFET 的研究背景  13-14
    1.1.2 OFET 的研究意义  14-17
  1.2 OFET 面临的问题  17-19
  1.3 OFET 的研究现状  19-24
    1.3.1 有机半导体材料  20-22
    1.3.2 绝缘层材料  22-23
    1.3.3 电极修饰层材料  23-24
  1.4 本论文的主要研究工作  24-27
第2章有机场效应晶体管的物理基础  27-39
  2.1 OFET 的基本结构及工作原理  27-31
    2.1.1 OFET 的基本结构  27-28
    2.1.2 OFET 的工作原理  28-31
  2.2 OFET 的基本参数  31-35
    2.2.1 输出特性曲线与转移特性曲线  32-33
    2.2.2 阈值电压  33-34
    2.2.3 场效应迁移率  34-35
    2.2.4 电流开关比  35
    2.2.5 亚阈值斜率  35
  2.3 OFET 的界面接触效应  35-39
    2.3.1 绝缘层表面自组装 OTS 修饰层  36-37
    2.3.2 接触电阻  37-39
第3章 EuF_3电极修饰层对 CuPc 有机场效应晶体管性能的提升  39-51
  3.1 引言  39
  3.2 基于 CuPc 有机场效应晶体管的制备  39-40
  3.3 器件性能表征  40-46
    3.3.1 转移特性曲线  41-42
    3.3.2 输出特性曲线  42-44
    3.3.3 器件电学性能  44-46
  3.4 电极与有源层的接触电阻  46-48
  3.5 电极与有源层的界面势垒  48-49
  3.6 本章小结  49-51
第4章 EuF_3电极修饰层对 Pentacene 有机场效应晶体管性能的提升  51-59
  4.1 引言  51
  4.2 基于 Pentacene 有机场效应晶体管的制备  51-52
  4.3 Pentacene 有机场效应管特性测试  52-56
    4.3.1 转移特性曲线  52-54
    4.3.2 输出特性曲线  54-56
  4.4 实验结果与分析  56-58
    4.4.1 器件电学性能  56-57
    4.4.2 界面偶极势垒  57-58
  4.5 本章小结  58-59
第5章 EuF_3电极修饰层对PTCDI-C13有机场效应晶体管的影响  59-67
  5.1 引言  59
  5.2 基于 PTCDI-C13 场效应晶体管的制备  59-60
  5.3 PTCDI-C13 场效应晶体管性能测试  60-63
    5.3.1 转移特性曲线  60-62
    5.3.2 输出特性曲线  62-63
  5.4 实验结果与分析  63-66
    5.4.1 器件的电学性能  63-65
    5.4.2 界面能级结构  65-66
  5.5 本章小结  66-67
第6章总结与展望  67-71
  6.1 全文总结  67-68
  6.2 研究展望  68-71
参考文献  71-79
在学期间学术成果情况  79-80
指导教师及作者简介  80-81
致谢  81

超薄EuF_3电极修饰层对有机场效应晶体管性能的影响

内容摘要

全文目录

相似论文