基于复合有源层的全透明有机薄膜晶体管的制备研究

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有机薄膜晶体管(OTFT)具有材料来源多样、柔软质轻、与柔性基底兼容、工艺简单和成本低廉等优点,在大面积、柔性和廉价电子产品拥有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。相对于物美价廉的要求,更多功能的拓展也是人们对于OTFT器件发展的需求。与传统的液晶屏相比,透明屏幕能带给人们更多的视觉体验以及更多的应用场景。而在本论文中,我们对透明有机薄膜晶体管的制备展开研究。红荧烯具备高迁移率和薄膜透光率高的优点,适合用于制备OTFT全透明器件。然而,不仅如何生长出适合制备OTFT器件的高质量红荧烯薄膜是一个关键性的问题,如何选择合适的材料和方法在红荧烯薄膜上制备透明电极且避免损害薄膜也是研究中的一个难点。本论文主要聚焦基于红荧烯的OTFT器件的高质量复合有源层的制备研究,并且探索在红荧烯半导体有源层薄膜上制备透明电极的工艺,最终尝试制作出具有较高性能的透明OTFT器件。首先,本论文主要研究在Si+/Si O2衬底上利用并五苯修饰诱导生长红荧烯作为复合有源层结构的OTFT器件的制备,依次研究了单层并五苯有源层OTFT器件与并五苯诱导生长红荧烯作为复合有源层的OTFT器件的性能关系,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)修饰Si O2绝缘层后对于复合有源层的OTFT器件性能的提升以及通过在复合有源层背面增加一层并五苯来形成红荧烯薄膜的保护层对于器件稳定性的影响。经过一系列的优化,有源层的成膜质量以及器件的性能都有良好的提升。随后,用ITO导电玻璃代替不透明的Si+/Si O2衬底,并旋涂聚乙基苯酚(PVP)+PMMA的复合有机绝缘层,制备半透明复合有源层结构的OTFT器件,并测试OTFT器件的性能。这部分是作为向全透明OTFT器件过渡阶段。最后,通过在基于红荧烯的复合有源层薄膜上蒸镀三氧化钨/金属银/三氧化钨(WAW)透明导电薄膜代替铜电极,制备出全透明复合有源层结构的OTFT器件。全透明器件在可见光区域的平均透过率约为70%,器件阈值电压达到-4.03 V,电流开关比为5.9×10~3,饱和迁移率为0.0157 cm~2/Vs,亚阈值摆幅为4.98 V/dec。
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