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有机场效应管的制作及特性研究

作　者: 吴沛
导　师: 崔一平；徐春祥
学　校: 东南大学
专　业: 光学工程
关键词: 有机场效应管 并五苯 飞行时间法 载流子迁移率 掺杂
分类号: TN386
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


有机场效应管(OFET)由于其自身的特点,如柔软、制造价格低廉等,使得它具有很大的应用前景。由于受到了人们越来越多的研究和重视,近几年来有机场效应管的性能得到了很大的改善。本论文在对有机场效应管有源层材料生长工艺进行优化的基础上,用真空热蒸发结合硅集成电路工艺的方法制备了有机场效应管,研究了器件的场效应性能。尽管用于制作场效应管的有机材料很多,但近年来,以并五苯为代表的有机小分子单晶材料的表现最为引人注目,用这种材料制作的有机场效应管在载流子迁移率及开关电流比等方面的性能已经可以和无定形硅场效应管相媲美。优化有机晶体的生长工艺是获得性能优良的场效应管的重要基础。本文以热氧化后的硅片为衬底,用真空蒸镀的方法制备了有机半导体材料并五苯薄膜,通过X射线衍射和原子力显微镜对薄膜的生长晶体结构及形貌等进行了分析,讨论了薄膜制备过程中的诸多因素对晶体生长的影响。并用飞行时间(TOF)法测试了并五苯薄膜的载流子漂移迁移率,发现其量级在10-3cm2/V·s左右,这证明我们制备的并五苯薄膜具有良好的性能。在测试过程中我们发现并五苯薄膜具有负微分迁移率,理论拟合的结果表明,我们的实验结果可以和E. M. CONWELL等人的理论很好的吻合。本文在考虑了分子结构和能带关系的基础上制备了掺杂了并四苯的并五苯薄膜,用飞行时间法测试了薄膜的载流子迁移率,实验结果表明,经过掺杂的薄膜其载流子迁移率是未掺杂的4倍。通过选择合适的材料和恰当的方法,掺杂将有可能大幅度提高有机场效应管的性能。本论文通过集成电路中的光刻工艺来制作场效应管的金属电极,使得我们可以精确的控制导电沟道的尺寸,相比采用热蒸发金属使之通过荫罩直接形成电极的方法,光刻工艺制作的器件可以具有更小的尺寸。实验中,我们观察到了器件的场效应现象,并对低栅压下器件I-V曲线呈现的某些特殊现象作出了合理的理论解释。另外,我们还制备了全有机的场效应管,测试和分析了其特性。全有机的场效应管是今后研究的重点,因为它代表了此类器件的发展趋势。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-13
  1-1 引言  8
  1-2 有机场效应管的发展历史及应用  8-10
  1-3 本文所做的工作  10-12
  参考文献  12-13
第二章 有机场效应管的原理、结构和材料  13-25
  2-1 引言  13
  2-2 有机场效应管的工作原理  13-17
  2-3 有机场效应管的结构  17-18
  2-4 有机场效应管的材料  18-23
    2-4-1 有机半导体材料  18-21
    2-4-2 绝缘材料  21-22
    2-4-3 电极材料  22-23
  2-5 本章小结  23-24
  参考文献  24-25
第三章 并五苯薄膜的生长及性能测试  25-42
  3-1 引言  25
  3-2 OFET 中有机半导体的成膜工艺  25-26
  3-3 并五苯薄膜的制备与生长机理  26-33
  3-4 飞行时间（TOF）法测量载流子迁移率  33-39
  3-5 本章小结  39-41
  参考文献  41-42
第四章 有机场效应管的制作及电特性测试  42-56
  4-1 引言  42
  4-2 有机场效应管的制作  42-47
    4-2-1 有机场效应管的结构设计  42-43
    4-2-2 绝缘层及电极的制作  43-47
  4-3 有机场效应管的性能测试  47-51
  4-4 有机场效应管的失效分析  51-54
  4-5 本章小结  54-55
  参考文献  55-56
第五章 总结与展望  56-59
在读期间发表论文目录  59-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 场效应器件
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