基于并五苯的有機光敏場效應晶體管的性能研究.pdf

1、自從2001年,第一個有機光敏場效應晶體管( photoresponsive organic field-effect transistor,PhotOFET)被Narayan等人報道以來,PhotOFET因為材料來源廣泛、制備工藝簡單、與柔性襯底相兼容、具有較高的增益和信噪比,受到了廣泛的關注。PhotOFET在光探測器領域具有廣闊的應用前景。本論文對基于pentacene的底柵頂接觸的PhotOFET做了一系列研究。具體的研究內容包

2、括:
　　(1)針對傳統(tǒng)P型PhotOFET的源漏電極材料一般是采用高功函數(shù)的金屬,雖然光響應度R較高,但是明暗電流比P卻不高,提出采用低功函數(shù)的金屬作為源漏電極,增大載流子的注入勢壘,減小暗態(tài)下的溝道電流,從而增大明暗電流比。實驗中對比了以Au(5.1 eV)、Cu(4.65 eV)、Ag(4.26 eV)、Mg:Ag(10:1)(3.7 eV)作為源漏電極的PhotOFET在100mW/cm2的模擬太陽光下的性能差別。結果表明

3、由于Ag和Mg:Ag的功函數(shù)與并五苯的HOMO能級不匹配,導致黑暗下的溝道電流極小,從而基于 Ag和 Mg: Ag的 PhotOFET器件的最高明暗電流比分別為619和2.89×103,遠大于基于Au和Cu電極的PhotOFET。為了進一步驗證該理論,通過在Ag與并五苯、Mg:Ag與并五苯間加入載流子注入層MoO3,結果表明加入載流子注入層后,改善了源極的空穴注入,最大明暗電流比分別下降為153和260。
　　(2)研究不同絕緣層

4、對于 PhotOFET器件性能的影響。實驗中采用 PVA為底層絕緣層,PMMA和PS為修飾層。對比基于 PVA(500 nm)的器件 A、PVA(500 nm)/PMMA(50 nm)的器件B、PVA(500 nm)/PS(50 nm)的器件C在100mW/cm2的模擬太陽光源下的性能差別。結果表明添加了修飾層后的器件B和C的性能優(yōu)于未添加修飾層的器件。原因是:①PVA的介電常數(shù)高于PMMA和PS,介電常數(shù)高的PVA具有較強的極性作用,

5、可能對界面載流子的傳輸起到很大的束縛作用。②器件B和C中并五苯薄膜的晶粒尺寸大于器件A,有利于載流子傳輸。
　　(3)針對PhotOFET器件在空氣中穩(wěn)定性差和壽命短的缺點,提出采用石蠟來封裝器件。首先進行封裝方式的探索,選擇出可行的封裝方法。然后將封裝與未封裝器件暴露在空氣中,分別測試0 h、100 h及500 h后器件的性能,結果表明未封裝器件的開關電流比和遷移率在500 h后分別減小了93％和40％,而經過石蠟封裝的器件的開