有機半導體器件的電學性能研究.pdf

1、過去的十多年來，半導體器件的材料都以無機半導體材料為主并獲得了廣泛的應用。然而就目前而言，以硅為代表的無機半導體電子元器件已微細加工至亞微米、深亞微米量級，其芯片的技術水準所能達到的集成度已趨向于物理極限。有機半導體材料的出現，極大地豐富了人們的視野，激發(fā)了人們廣泛的研究興趣，已經成為當今的研究熱點之一，有機電子元器件在一些領域中有超越無機元器件的優(yōu)異特性，如制作工藝簡單、低成本、柔韌性好等優(yōu)點，有希望實現大規(guī)模生產，同時一些用有機材料

2、制作的電子器件表現了自身特有的電子性能，因此發(fā)現和研究有機半導體器件的電學性能是一項十分必要的工作，有利于推動有機半導體物理器件領域快速向前發(fā)展。 本文研究了有機半導體器件的電學特性。內容分為兩部分：(1)液態(tài)有機半導體器件(2)固態(tài)有機半導體器件，在各部分內容中都對器件的制作做了闡述，對其器件的性能做了研究，并給出了相應的定性模型。 在制作和研究液態(tài)有機器件的過程中，我們采用了極為簡單的制作器件的方法，用有機極性材料蘇

3、氨酸的水溶液做器件功能材料，在柵極電場的作用下我們觀測通過溶液的電流有不同種類的振蕩現象。我們詳細地研究了柵極電壓對源漏之間電流隨電壓變化的曲線、電流隨時間變化的曲線和電流隨電壓變化的循環(huán)曲線的影響。為了解釋器件的工作機制，我們觀測了蘇氨酸和去離子水在不同的柵極電壓下源漏之間電阻隨頻率的變化情況。最后根據器件所表現出來的這些性能提出了用于定性解釋器件工作機制的液態(tài)極性偶極子模型。 在制作和研究薄膜態(tài)有機半導體器件的過程中，我們使

4、用薄膜晶態(tài)有機極性材料嘧啶醇作為器件的功能材料，使用掩膜蒸鍍法制作了長度是20μm、寬度是10mm的電子溝道。在測量器件的性能時我們發(fā)現了不同的三種晶態(tài)形貌結構(針狀、樹枝狀和塊狀)，在柵極電壓的作用下出現不同的I<,DS>-V<,DS>性能曲線，同時出現了三種異常的電流效應，包括正常的有機場效應晶體管I<,DS>-V<,DS>性能曲線，由柵極電壓V<,G>控制的電池效應和多次測量后器件的場效應性能消失。這樣的異常電流效應是晶態(tài)有機極性