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近年来,关于有机薄膜晶体管的研究和应用取得了很大的进展,但迄今为止对有机薄膜晶体管中的电荷输运机制的认识仍然不够深入。
本论文主要对并五苯薄膜晶体管中的电荷输运机制进行了研究,通过研究并五苯薄膜的生长模式,结合有机薄膜晶体管中载流子浓度分布的特点,提出了一种有机多晶薄膜晶体管中的电荷传输模型-二维晶粒边界模型,并利用该模型解释了有机薄膜晶体管中常见的实验现象,得到了很好的结果和一些表征并五苯薄膜电学性能的参数。主要的研究工作和结果包括以下五个方面:
1.对并五苯薄膜的生长特性进行了研究,发现通过控制生长条件,并五苯薄膜在不同介电层上都以一种相同的模式-Stranski-Krastanov(S-K)模式生长。在这种生长模式中,初始层薄膜以二维模式生长,由一个个晶粒连接形成完整的膜,随后的膜层以三维模式生长,得到的薄膜是由一个个不连续的“岛”组成的。
2.通过研究薄膜的生长特性,结合有机薄膜晶体管中载流子浓度分布的特点,提出了有机多晶膜中的电荷传输模型-二维晶粒边界模型,得到了有效迁移率的表达式。在这种模型中,载流子的迁移率与薄膜的形貌,薄膜的电学性质以及温度都有关系。
3.应用二维晶粒边界模型,研究了并五苯薄膜形貌对器件迁移率的影响,解释了器件迁移率与薄膜初始层晶粒尺寸的关系。通过拟合实验数据,还得到了一些表征并五苯薄膜的参数的值,如晶粒中载流子的迁移率μG=26.76 cm2/Vs,晶粒边界的尺寸LGB=1.48 nm。
4.应用二维晶粒边界模型研究了并五苯薄膜晶体管中载流子迁移率与温度之间的关系,用有效迁移率的表达式拟合实验数据,得到的结果与实验数据吻合得很好,并且得到了晶粒边界中的势垒高度Vh=19.20 mV。
5.应用二维晶粒边界模型研究了并五苯薄膜晶体管中栅压对迁移率的影响,通过用有效迁移率的表达式拟合实验数据,解释了栅压与迁移率之间的关系,并且得到了晶粒边界中的缺陷浓度NGB=5.54×1011cm-2。