【摘 要】
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有机薄膜晶体管（OTFT）由于独特的化学多样性、可溶液法处理、可弯曲等优势被广泛研究。然而,传统有机薄膜晶体管存在低电流密度,较慢的操作速度,迁移率劣于无机材料等固有缺点。近年来,垂直有机晶体管（VOFET）架构被提出,旨在从结构角度克服传统结构有机薄膜晶体管的性能限制。然而,目前VOFET的工艺尚不成熟,采用真空法工艺无法适应有机晶体管低成本大面积的要求,而采用溶液法工艺过于复杂,并且目前只能聚
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有机薄膜晶体管（OTFT）由于独特的化学多样性、可溶液法处理、可弯曲等优势被广泛研究。然而,传统有机薄膜晶体管存在低电流密度,较慢的操作速度,迁移率劣于无机材料等固有缺点。近年来,垂直有机晶体管（VOFET）架构被提出,旨在从结构角度克服传统结构有机薄膜晶体管的性能限制。然而,目前VOFET的工艺尚不成熟,采用真空法工艺无法适应有机晶体管低成本大面积的要求,而采用溶液法工艺过于复杂,并且目前只能聚焦在单个器件,难以阵列化。结合新型喷墨打印技术的溶液法制备、低成本等特点,本课题创新性地提出用喷墨打印制备VOFET,成功简化了溶液法VOFET制备工艺,并首次实现溶液法VOFET的阵列化。此外,课题首次针对不同弯曲条件和光照条件,研究不同环境对VOFET载流子传输的作用方式,首次实现了其在柔性图像传感器的应用。本课题的研究内容层层递进,主要包括以下三个方面:1、利用喷墨打印完成VOFET溶液法工艺的关键步骤:图案化有源层、源极接触电极和漏极的沉积,阐述VOFET阵列的制备工艺。对阵列进行各项表征,阐述器件工作机理,最终获得性能优良、均一度良好的VOFET阵列。2、制备柔性VOFET阵列,进行弯曲条件下的电学表征,揭示弯曲条件对VOFET载流子传输的作用方式。对比发现VOFET的机械稳定性远超传统结构OTFT,通过分析得出VOFET架构垂直传输的特点能有效避免弯曲条件下层内缺陷对载流子传输的影响。3、在柔性VOFET阵列的基础上,实现VOFET在柔性图像传感器的应用,对VOFET图像传感器进行光响应表征,揭示光照条件对VOFET载流子传输的作用方式。对比发现VOFET的光探测性能与传统OTFT光探测器相比有了显著的提升,VOFET架构的超短沟道有利于光生激子迅速分离传输,垂直传输避免了层间界面对光生载流子的捕获。
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