论文部分内容阅读
有机薄膜晶体管由于其具有工艺简单、可大面积加工以及成本低廉等优势，将成为新一代平板显示的核心技术，近年来已经收到了研究人员的广泛关注。如何利用高迁移率有机半导体材料获得高性能有机薄膜晶体管器件以满足其在平板显示领域的应用要求一直是当前国际上研究的热点。红荧烯是目前报道的有机半导体材料中具有最高单晶迁移率的有机半导体p型材料，然而由于其多晶薄膜较难实现严重影响其在有机薄膜晶体管上的应用。 本论文以如何实现高质量rubrene多晶薄膜为主要研究方向，借助弱外延生长技术(WEG)采用棒状小分子六联苯(p-6P)作为诱导层材料，并通过调控诱导层生长条件，成功生长出高质量多晶rubrene薄膜;利用有机异质结理论，采用酞菁氧钒(VOPc)作为缓冲层，成功改善有机薄膜晶体管的载流子注入能力，制作高性能有机薄膜晶体管器件，并对器件性能做的提高原因做了详细的分析和研究。本论文的主要工作如下: 1.寻找到适合诱导rubrene生长的有机棒状小分子材料(p-6P)并通过调控诱导层(p-6P)的生长条件成功弱外延生长出高质量的rubrene多晶薄膜。原子力显微镜形貌图显示，在单层p-6P诱导生长的rubrene薄膜缺陷很多，晶畴融合度很差;双层p-6P诱导生长的rubrene薄膜已经开始表现出局部层状生长模式，但是局部地区晶畴融合度较差;最终，使用三层p-6P诱导生长的rubrene薄膜具有大尺寸，高有序，连续性较好等优点。通过X射线衍射结果进一步表明使用p-6P诱弱外延的rubrene薄膜除了具有高质量的多晶优点以外，其还具有在薄膜平面内有利于载流子传输的优点，因此这也说明此薄膜在有机薄膜晶体管方面具有较大的应用前景。此外，从p-6P弱外延rubrene在聚合物(BCBO)衬底上的生长形貌看出p-6P弱外延rubrene在有机衬底上具有普适性。 2.利用高质量的弱外延p-6P/rubrene多晶薄膜成功制备高性能的有机薄膜晶体管，其器件饱和区场效应迁移率达到了3cm2/Vs。通过添加酞菁氧钒(VOPc)作为缓冲层，提高载流子的注入能力，进一步提高有机薄膜晶体管的器件性能，器件场效应迁移率最高达到了5.1cm2/Vs，阈值电压为-6V，开关态电流比大于106。并对其作用机理进行详细的分析与研究。 3.利用高质量的弱外延p-6P/rubrene多晶薄膜和合适的缓冲层材料(ZnPc)制作了高性能的透明有机薄膜晶体管，其在可见光区域（波长400nm到800nm之间）透射率超过70％的透明有机薄膜晶体管，其在-10V源漏电压下，器件饱和区场效应迁移率达到1.3cm2/Vs，开关态电流比大于106，更重要的是阈值电压仅仅为-0.9V。较低的阈值电压和较高的器件场效应迁移率给器件在实际应用中提供了较好的前景。