论文部分内容阅读
有机薄膜晶体管被广泛应用于智能卡、电子射频卡、传感器、商品标签等领域。近年来对于有机薄膜晶体管（OTFTs）的研究已经达到了商业应用水平。由于有机薄膜晶体管具有室温制作工艺、生产成本低和性能优越等优点,使得其在商业市场中展现了巨大的潜力。本论文以PTCDI-8（N,N’-dioctyl-Perylene- 3,4,9,10-tetracarboxylic acid diimide）有机半导体材料为研究对象,制备了不同绝缘层的薄膜晶体管,并对其进行了性能表征,主要研究内容和实验结果概括如下:首先,探索了不同种绝缘层材料对有机薄膜晶体管的性能影响。采用SiO2绝缘层和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/SiO2构造的双层绝缘层,通过自制真空镀膜仪,蒸镀制备了不同绝缘层的有机薄膜晶体管。采用半导体器件性能表征系统KEITHL EY 4200和开尔文探针仪对其性能进行了测试。并通过原子力显微镜（AFM）和X射线衍射仪（XRD）对其结构进行了表征。测试结果表明:通过测试有机半导体薄膜的功函数,获得了有机薄膜晶体管合适的金属电极;同时,我们也发现PMMA/SiO2双绝缘层器件比SiO2单绝缘层器件具有更优异的电学性能,这是由于PMMA/SiO2表面比SiO2表面的粗超度低,且有机半导体PTCDI-8材料在其表面具有较好的结晶性和有序性,从而有利于提高电子的传输。其次,研究了自组装硅烷单层薄膜对有机薄膜晶体管性能的影响。选用极性分子γ-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）和非极性分子n-丙基三乙氧基硅烷（PTES）两种自组装材料,在二氧化硅表面分别自组装这两种单层薄膜,充当二氧化硅绝缘层与有机半导体层之间的修饰层,并比较两种修饰层对有机薄膜晶体管性能的影响。结果表明,APTES和PTES修饰层增加了器件的载流子迁移率以及开关电流比,其中PTES修饰层还使器件的阈值电压明显降低。这表明自组装单层薄膜作为一种有机/无机杂化层,不仅改善了二氧化硅绝缘层的表面性能,还使有机半导体成膜质量更好,能有效地改善无机绝缘层与有机半导体层间的界面匹配性。此外,对于极性分子自组装薄膜作为修饰层的研究结果还表明,通过对分子末端基的设计,可以调控其表面上有机半导体层中的载流子密度。