酞菁铜有机薄膜晶体管器件的研究

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在过去几十年的时间里,有机薄膜晶体管(OTFT)因为在有机电子器件如显示屏、传感器、射频鉴别标签以及智能卡等领域有很高的应用潜力和价值,而日益受到人们的广泛关注,为了提高其性能,许多新型有机半导体材料被研制,其中以并五苯和齐聚噻吩为代表的几种有机半导体材料多晶薄膜的迁移率已经达到1cm~2/v.s以上,是目前有机薄膜晶体管所使用材料中迁移率最高的,这些高迁移率有机半导体材料的产生极大的推动了有机薄膜晶体管性能的提高,然而对于OTFT的器件结构的研究就却相对较少。因此,本文前四章定位于对有机薄膜晶体管器件结构的研究,第五章制备了CuPC—OTFT驱动的OLED单像素器件,并测试了其性能。具体内容如下:(1)首先,我们对底栅器件进行了研究。根据半导体与源漏电极之间位置的不同,分别制作了顶接触和底接触两种结构的底栅器件,采用有机半导体酞菁铜(CuPC)为有源层,金(Au)为源漏电极,其中顶接触器件的场效应迁移率和阈值电压分别为0.017cm~2/v.s、-5.4V,而底接触的分别为0.014cm~2/v.s、-6.2V。由此看出顶接触构型的器件性能要优于底接触构型,我们研究认为顶接触构型器件与底接触器件相比,其源漏电极与有机半导体层沟道区的接触面积更大,也就是说顶接触器件载流子的有效注入区域更大,这就导致其载流子要比底接触器件的更容易注入,使得顶接触器件的载流子迁移率相对较高,阈值电压则相对较低。(2)其次,固定半导体与源漏电极之间位置,改变栅极位置,我们又制作了顶栅顶接触结构器件,其场效应迁移率和阈值电压为0.019cm~2/v.s、-5.3V,与底栅器件相比,顶栅器件的性能要优于底栅器件。通过优化我们得到较好的CuPC单栅器件结构为顶栅顶接触结构。(3)为了进一步提高器件性能,制作了双栅结构器件,其场效应迁移率和阈值电压分别为0.025cm~2/v.s、-4.5 V。与单栅器件相比,这种双栅器件在更低的操作电压下获得了更大的输出电流,场效应迁移率更高,而且通过对两个栅压的调节,对导电沟道实现了更好的控制,所以其在光电子器件及显示领域具有深远的意义。(4)最后制备了顶接触结构的底栅OTFT,成功驱动了稀土红光OLED器件。在栅压为-12V时,OLED的发光亮度达到了135cd/cm~2。我们发现随着驱动电压的增加,OLED的亮度也在增加,我们制作的OTFT器件展现了良好的驱动能力,这为以后阵列显示技术的研究以及其未来的产业化打下了坚实的基础。
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