有機薄膜晶體管中接觸效應的研究.pdf

1、北京交通大學博士學位論文有機薄膜晶體管中接觸效應的研究姓名：孫欽軍申請學位級別：博士專業(yè)：光學工程指導教師：徐征201107北京交通大學博十學位論文從而減小了空穴注入勢壘，并且C60與Pentacene均為有機物，更利于表面形成優(yōu)良接觸。然后，我們采用電荷遷移理論模型擬合，發(fā)現(xiàn)接觸電勢占總電勢的O3l。結果表明，C60超薄層修飾，可以減小接觸效應，提高器件的場效應遷移率。(3)首次研究了雙超薄層對OTFT器件中的接觸電阻及器件性能的影響

2、，并與電荷遷移理論擬合的結果進行了比較。將M003、C60分別以不同厚度和順序插入源漏電極Al與有源層Pentacene之間，器件場效應遷移率均有所提高，介于O26cm2／Vs～O72tin2／Vs之間，閾值電壓VT介于61V～96V之間。實驗結果發(fā)現(xiàn)，M003、C60沉積的順序和厚度都會對器件的性能產生很大影響。當先蒸鍍5nInM003后沉積3nnlC60時，器件的場效應遷移率最高，達到O72cm2Ⅳs，比M003、C60單層修飾的器

3、件場效應遷移率都要高。又研究了接觸效應對器件閾值電壓的影響。結果表明，接觸區(qū)的深能級缺陷也是器件閾值電壓產生的原因之一，減小接觸效應，可以減小閾值電壓；不同于場效應遷移率的數(shù)倍變化，接觸效應對閾值電壓的影響比較小。通過采用電荷遷移理論擬合，發(fā)現(xiàn)接觸電勢與總電勢比例下降到O18，這進一步說明采用雙(多)超薄層修飾是減小接觸效應，提高OTFTs性能的重要途徑。為了深入研究超薄層與有源層Pentacene界面及其對OTFTs器件性能的影響，我

4、們在Pentacene薄膜上分別原位生長了M003和Cco薄膜，對薄膜界面進行了UPS和XPS測試。根據(jù)實驗測試結果分別畫出了Pentacene與M003、Pentacene與C60實際接觸時的能級圖。在實際接觸時，M003超薄層能抑制Pentacene能帶發(fā)生彎曲，減小了Al與Pentacene之間相對偶極子的大小，從而減小了空穴注入勢壘。實際接觸時，M003的價帶與Pentacene的HOMO能級之間的能級差為012eV，而不是預計

5、值O4eV，這說明M003在器件中實際增加空穴注入的能力比預計的要小。在Pentacene與C60之間形成了正的偶極層，這有利于電荷在C60與Pentacene之間傳輸，也是C60能夠調節(jié)Pentacene的HOMO能級與金屬Al電極的功函數(shù)相匹配的重要原因之一。從能級圖上可以得到C60與Pentacene的HOMO能級相差107eV，但實際接觸時能級偏移為125eV。高的能級差有利于空穴從高能級注入到低能級，從而有利于電荷傳輸。這也進

6、一步給出了采用C60修飾的OTFTs器件比M003修飾的器件性能更好的內在原因之一。為了適應未來大規(guī)模產業(yè)化需要，低成本的溶液濕法制備是OTFTs發(fā)展的必然趨勢。因此，我們采用溶液法制備源漏電極與有源層，研究了界面對器件性能的影響。實驗中發(fā)現(xiàn)，在沉積PEDOT時，位于源漏電極位置的PEDOT與下面的水溶性CuPc互溶，形成互溶的薄層，互溶薄層可以減小接觸電阻，有利于空穴注入。采用電荷轉移模型擬合得到接觸電勢與總電勢的比例僅為012，說明