在信息化高速发展的今天,大规模集成电路技术和终端显示技术成为信息化社会的两大最重要的支柱技术。传统的Si基半导体工艺存在投资成本高、制备工艺复杂、不适宜柔性基底和大面积生产的不足。近十几年来,一种新颖的、低成本制备的电子器件——有机场效应晶体管(OFET)经历了一个快速发展的过程,引起了科学家和产业界人士的注意。这一类有机电子器件的制备工艺简单,成本仅为硅芯片器件的1%～10%,可大面积批量制备,可与柔性衬底兼容,完全满足低端电子产品产业化的要求。成为实现低端低成本大面积柔性平板显示阵列和集成电路的最佳解决方案。然而,有机场效应晶体管性能的快速进步,主要得益于新型有机半导体材料方面的研究进展。相对而言,在OFET的器件结构和器件参数以及有机半导体载流子的输运机制等方面的研究就比较少。 因此,本文的研究内容定位于对有机场效应晶体管器件的综合性能的研究,具体研究内容如下: 首先,我们制备了高性能酞菁铜有机场效应晶体管(OFET)器件。 我们研究了栅绝缘膜衬底和衬底温度对有机薄膜形态和结构影响以及对有机晶体管器件性能的影响。结果表明在所有被选用的无机绝缘层衬底上CuPc蒸发薄膜都呈α-相结构和多晶形态,并且晶粒的大小随着衬底温度的增加而不断变大;在所有被研究的无机绝缘衬底上,150℃蒸发膜的OFET器件的性能最佳;绝缘层衬底的表面能与CuPc有源层薄膜的表面能越接近,就越容易得到大晶粒CuPc薄膜,其OFET器件的性能就越好。我们认为绝缘层衬底的表面能从两个方面影响器件的性能:a)有源层薄膜成核密度;b)晶粒内和晶粒间界的缺陷状态。 我们还对以阈值电压漂移为特征的OFET稳定性进行了研究。通过研究OFET的阈值电压漂移与栅偏置电压、偏置时间以及温度的关系,证明OFET器件的不稳定性来源于栅绝缘膜内的陷阱,并且沟道载流子被陷阱捕获的过程符合直接隧穿