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本论文介绍了聚合物薄膜晶体管(Polymeric Thin-Film Transistors,PTFTs)的原理、结构、材料、制备工艺及其应用前景。实验研制得到具有较高性能的PTFTs,并研究了PTFTs的相关特性。
主要成果包括:[1]尝试用经济、简单的阳极氧化方法制备了高介电常数的Ta<,2>O<,5>绝缘层,并在Ta<,2>O<,5>层上旋涂Poly(4-vinylphen01)(PVP)高分绝缘层,Ta<,2>O<,5>/PVP的双绝缘层综合了两方面的优点:Ta<,2>O<,5>的高介电常数、PVP良好的表面,并利用p型高分子半导体材料Poly(3-hexylthiophene)(P3HT)作为有源层,制备了低阈值电压和较高迁移率的PTFTs;[2]分别采用Spin-coating和Drop-casting工艺制备聚合物P3HT有源层薄膜,对有源层薄膜和PTFTs器件性能作了比较,Spin-coating成膜工艺更能制备出结晶取向性好、厚度均匀的P3HT薄膜,从而该方法制备的PTFTs迁移率更高;而Drop-casting工艺与喷墨打印工艺类似,因而研究Drop-casting工艺具有重要意义,也为PTFTS的大面积生产提供借鉴,本论文还总结了影响Drop-casting成膜质量的工艺条件;[3]论文研究了镀Au电极前、后退火P3HT的区别,发现在镀Au后退火器件会导致源、漏电极的金属原子扩散到有源层薄膜中,从而能有效地改善源漏电极/有源层之间的接触界面,降低接触势垒,更利于有源层的载流子的注入或传输,从而提高PTFTs源漏电流并增大迁移率;[4]利用4种不同的溶剂分别配制了不同的P3HT溶液,采用旋涂工艺制备了4种P3HT薄膜,并利用偏光显微镜和原子力显微镜分别观察了P3TH薄膜的薄膜形貌与结晶结构。总结出有源层薄膜若具有较高迁移率,其宏观薄膜形貌应具备的条件有:较大的结晶面积、高度有序的结晶取向、结晶区域间具有较好的连续性。使载流子更有效的迁移或跳跃的微观结晶结构,应该具备的条件有:结晶体的形状应呈现出面积较大的均匀块状结构、块状结构层叠在一起、结晶体之间的有较好的连续性。也只有当宏观薄膜形貌与微观结晶结构都具备以上条件时,聚合物半导体薄膜的迁移率才会达到理想的较大值。该研究结果对指导如何从工艺上提高聚合物半导体材料的迁移率提供了可行的思路。