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题名	酞菁铜有机场效应晶体管器件性能的研究
作者	袁剑峰
答辩日期	2005
文献子类	博士
授予单位	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
授予地点	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
导师	许武
关键词	有机场效应晶体管（ofet） 栅绝缘膜表面能 闲值电压的漂移 新型of畔器件 载流子输运机制
其他题名	Study on performances of OFET based copper phthalocyanine
英文摘要	信息化高速发展的今天，大规模集成电路技术和终端显示技术成为信息化社会的两大最重要的支柱技术。传统的Si基半导体工艺存在投资成本高、制备工艺复杂、不适宜柔性基底和大面积生产的不足。近十几年来，一种新颖的、低成本制备的电子器件—有机场效应晶体管（OFET）经历了一个快速发展的过程，引起了科学家和产业界人士的注意。这一类有机电子器件的制备工艺简单，成本仅为硅芯片器件的1％-10%，可大面积批量制备，可与柔性衬底兼容，完全满足低端电子产品产业化的要求。成为实现低端低成本大面积柔性平板显示阵列和集成电路的最佳解决方案。然而，有机场效应晶体管性能的快速进步，主要得益于新型有机半导体材料方面的研究进展。相对而言，在。FET的器件结构和器件参数以及有机半导体载流子的输运机制等方面的研究就比较少。因此，本文的研究内容定位于对有机场效应晶体管器件的综合性能的研究，具体研究内容如下：首先，我们制备了高性能酞菩铜有机场效应晶体管（OFET）器件。我们研究了栅绝缘膜衬底和衬底温度对有机薄膜形态和结构影响以及对有机晶体管器件性能的影响。结果表明在所有被选用的无机绝缘层衬底上CuPc蒸发薄膜都呈a-相结构和多晶形态，并且晶粒的大小随着衬底温度的增加而不断变大；在所有被研究的无机绝缘衬底上，150℃蒸发膜的OFET器件的性能最佳；绝缘层衬底的表面能与Cupc有源层薄膜的表面能越接近，就越容易得到大晶粒CuPc薄膜，其OFET器件的性能就越好。我们认为绝缘层衬底的表面能从两个方面影响器件的性能：a）有源层薄膜成核密度；b）晶粒内和晶粒间界的缺陷状态。 我们还对以闽值电压漂移为特征的OFET稳定性进行了研究。通过研究OFET的阂值电压漂移与栅偏置电压、偏置时间以及温度的关系，证明OFET器件的不稳定性来源于栅绝缘膜内的陷阱，并且沟道载流子被陷阱捕获的过程符合直接隧穿机制。通过研究栅绝缘膜的MIM结构的I-V特性和不同栅绝缘膜的MIS结构的C-V特性，证明被陷载流子在绝缘膜内以Pool-Frenkel方式进行重新分布，还证明闲值电压漂移的量与栅绝缘膜的绝缘性能有关，绝缘性能好的绝缘膜（如SiO2）器件闽值电压漂移量就小，绝缘性能不好的绝缘膜（如TaOx）器件闪值电压漂移量就大，也就是说，通过完善和提高绝缘膜的质量可以抑制有机晶体管闪值电压的漂移从而提高其稳定性。我们提出了一种新型OFET器件构型，这种器件是在常规底电极器件的基础上增加了一层低介电附加绝缘层在源漏电极下面。它具有底电极器件的工艺顺序和顶电极器件的性能。同时还有减小栅绝缘膜漏电和栅极与源、漏电极寄生电容等优点。这种器件具有极大的应用价值。实验结果表明新型OFET器件的高性能来源于源、漏电极位置变化引起的电场分布变化，从而改善了载流子的注入特性，而常规底电极OFET器件的性能总是低于顶电极和新型底电极OFET器件的性能是由于载流子注入限制造成的。另外，我们还优化了OFET器件的有源层厚度参数，当有源层厚度为20nm时器件的性能最佳。最后。我们研究了CuPc-OFET场效应迁移率与栅电压、掺杂程度以及测量温度的关系。并运用多晶晶界势阱模型对CuPc蒸发薄膜的载流子迁移率进行了数值模拟，得到了与实验数据符合较好的模拟结果。我们得出结论多晶晶界势阱模型符合有机小分子多晶薄膜的载流子输运机制。
语种	中文
公开日期	2012-03-21
页码	151
内容类型	学位论文
源URL	[http://159.226.165.120//handle/181722/1961]
专题	长春光学精密机械与物理研究所_中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	袁剑峰. 酞菁铜有机场效应晶体管器件性能的研究[D]. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 2005.

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