论文部分内容阅读
近年来有机薄膜晶体管的研究受到越来越多的关注,而对于OTFTs来说,其性能不仅取决于有机半导体的性质,合适的绝缘栅介质膜对于制取高性能OTFTs也非常重要。绝缘栅介质膜性能的改善在提高OTFTs性能方面有着无可替代的作用,因此吸引了大量研究者。PMMA[poly(methyl methacrylate)]作为一种绝缘膜材料已经应用于OTFTs的制造中。目前大量的研究者关注PMMA的薄膜厚度、表面形貌、介电特性等,而对薄膜陷阱电荷和漏电流机理等电学性能的研究却鲜有报道。本文通过分析PMMA薄膜的C-F(频率-电容)、C-V(电压-频率),J-V(漏电流密度-电压)特性,研究PMMA薄膜漏电流和场强之间的物理机制,计算PMMA薄膜的陷阱密度,分析了材料、制备工艺等对其电学性能的影响。本文的研究主要包括以下部分:(1)通过研究利用不同浓度的PMMA-氯仿溶液制备的薄膜发现当溶液浓度为20mg/ml时可形成在较大面积内无针孔的薄膜。(2)通过分析以PMMA为绝缘膜的MIS结构的电学特性,研究了分子量对PMMA薄膜电学特性的影响。PMMA薄膜通过旋涂溶于氯仿的20mg/ml PMMA溶液制成。PMMA薄膜厚度为220nm,临界电场超过1.8MV/cm。测量结果表明:996K分子量PMMA薄膜的单位面积漏电流最小,仅有6.0×10-9A/cm2,350K分子量的漏电流较大,为8.5×10-9A/cm2;高电场下决定漏电流与场强关系的物理机制是肖特基发射,通过线性拟合计算出银电极与PMMA之间的势垒高度约为0.9eV;分子量大的PMMA陷阱密度小,996K分子的最小,为4.7×1010/cm2。(3)通过分析以PMMA为绝缘膜的MIS结构的电学特性,研究了退火温度对PMMA薄膜电学特性的影响。研究表明,在130℃下退火时,PMMA薄膜表现出优异的电学特性。主要表现在:薄膜的临界电场高,超过1.8MV/cm;形成的薄膜较为致密,表面平整度较高,表面缺陷和陷阱密度低,因此薄膜具有较高的单位面积电容达到9.6nf/cm2,单位面积漏电流也达到较低水平为5×10-9A/cm2。(4)同时还研究了退火时间对PMMA薄膜的影响。研究结果表明当退火时间为180分钟时形成的薄膜的质量较高。薄膜的单位面积漏电流、单位面积电容等都达到较高水平。(5)研究了以20mg/ml PMMA-氯仿溶液6000/min旋涂,在130℃下退火180分钟形成的PMMA薄膜为绝缘层的OTFT的器件性能,结果表明,在此工艺下制作的OTFT具有较高的场迁移率、开关比以及较低的阈值电压。