【摘 要】
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最近几十年以来,随着人们对于有机半导体研究的不断深入,具有制造成本低、可实现柔性功能、可大面积制备等优势的有机场效应晶体管(Organic Field-effect Transistor,OFET)应运而生。现如今,OFET凭借其可媲美无机场效应晶体管的性能在有机电子学领域占有一席之地,以至于在集成电路、生物学、传感等多个应用领域都可以看见OFET的身影,对人们的日常生活以及科学研究都具有重要的价
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最近几十年以来,随着人们对于有机半导体研究的不断深入,具有制造成本低、可实现柔性功能、可大面积制备等优势的有机场效应晶体管(Organic Field-effect Transistor,OFET)应运而生。现如今,OFET凭借其可媲美无机场效应晶体管的性能在有机电子学领域占有一席之地,以至于在集成电路、生物学、传感等多个应用领域都可以看见OFET的身影,对人们的日常生活以及科学研究都具有重要的价值。之前,用于OFET制备的高性能有机半导体大多是呈单晶或多晶状的小分子材料。随着有机电子学的发展,有机高分子半导体即聚合物半导体也开始被用于OFET的制备,但是较少有研究着眼于高性能聚合物场效应晶体管,尤其是基于新型给体-受体共轭聚合物的晶体管器件。这类高性能聚合物晶体管对电接触更加敏感,接触电极制造的方法和沉积速率都会对接触效果产生影响,造成接触电阻的问题,从而影响器件阈值电压、迁移率等性能指标。基于以上背景,本论文的主要工作是分别使用热蒸镀和磁控溅射两种方法对基于给体-受体共轭聚合物半导体的底栅顶接触式OFET进行Ag接触电极的制造。其中,在使用热蒸镀的方法时,选择0.1(?)/s、0.5(?)/s以及1.0(?)/s三种不同蒸镀速率作为对照;在使用磁控溅射方法时,选择10 W、20 W和30 W三种不同的溅射功率作为对照。制备完毕之后使用测试平台对器件I-V转移和输出特性进行提取并对器件的电学性能指标进行分析和对比。最后,在沉积速率(功率)相当的条件下,再对真空蒸镀和磁控溅射这两种方法制造的器件进行性能的对比。经过表征分析后发现,无论是热蒸镀的方法还是磁控溅射的方法,使用更低的沉积速率进行电接触的制造,电接触的效果会更好,器件性能更优。其中低速率的热蒸镀相较于高速率的热蒸镀,器件接触电阻下降33%,阈值电压降低约5 V,迁移率提高3倍;而低功率的溅射相较于高功率的溅射,其接触电阻下降60%,阈值电压降低约9 V,迁移率提高6倍。而在相当的沉积速率下,对比两种方法后发现磁控溅射方法可以优化金属-半导体接触,使电荷注入乃至后续的电荷输运得到改善,制备的器件性能提升,例如接触电阻下降了50%,阈值电压降低约7 V,迁移率提高了2倍。
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