低/高介电常数聚合物双绝缘层场效应晶体管的研究

发布时间：2021-02-26 04:55

　　有机场效应晶体管的研究重点主要集中在迁移率高、稳定性强和溶液加工容易的半导体材料。随着研究不断深入,科研人员发现绝缘层对器件整体性能起关键作用,直接影响其上半导体材料成膜和分子排布,决定绝缘层/半导体层界面质量,进而影响载流子的输运及器件性能。理想的介电层材料应该具有大电容、低漏电流、低界面陷阱态密度和高有机半导体材料匹配性。单层绝缘层很难同时满足大电容和低界面极性的要求。如果把低极性和强极性绝缘层材料组合起来,形成低k/高k双绝缘层,可以综合两种绝缘层的优点,提高绝缘层的性能,增加电容的同时提供极性较低的界面。本文主要通过两部分工作,对绝缘层及绝缘层/半导体层界面进行了研究:（1）在有机场效应晶体管中,尤其是底栅结构器件,介电材料及其表面性质对器件性能起关键作用。由于单绝缘层很难同时满足大电容和低界面极性的要求,所以首先设计弱极性交联聚对乙烯基苯酚（CL-PVP）和强极性聚乙烯醇（PVA）组成的低介电常数/高介电常数（低k/高k）双绝缘层作为介电层,并采用研究广泛的3-己基噻吩（P3HT）为活性层,研制高性能场效应晶体管。CL-PVP/PVA作为绝缘层的P3HT器件性能得到显著提高,... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１有机场效应晶体管底栅顶接触Ｕ）、底栅底接触（ｂ）、顶栅顶接触（ｃ）??和顶栅底接触（ｄ）结构示意图

Ｃ２）?真空沉积法??真空沉积法是在真空条件下，把提前放置在真空腔内的村料加热蒸发，使材??料分子自由扩散到基板上，形成薄膜，如图２．３所示＝真空沉积法一般有两种方法：??溅射和蒸镀。由于真空蒸镀有对设备要求低，工艺操作简中沉积的薄膜比较纯??等优点，一般用来制备有机小分子薄膜。真空蒸镀法制备的薄膜质量与基板温??度和蒸镀速率有关。但是由于多数聚合物在高温下分子链会断裂，所以本文中只??Ｉ丨］热蒸发技术制备金属电极薄膜。??ＩＩ??

柯机场效应晶体管是一种向半导体中可控注入自由载流子的有源器件，向半??导体内注入载流子的电极称为源极，从半导体内流出载流子的电极称为漏极，下??面以底栅顶接触结构器件（图２．４）为例，介绍其工作机理。绝缘层可以近似看作??平板电容器，其中下极板是栅极，上极板是半导体层。当外加栅压（Ｖｓ）时，绝??缘层起到平板电容器作用，半导体层内靠近绝缘层位置感生出电荷栅极电压??增加到１定值的时候，感生电荷数量足够多，形成导电沟道，参与异电，使半导??体内电阻率比不施加栅极电压时，发生量级的降低。通过调节栅极电压，可以改??变绝缘层构成的平板电容器极板间的电场强度，沟道内感生电荷的密嗖随着电场??强度的改变而改变，从而影响导电沟道的宽窄，导致通过源漏电极的电流大小发??生变化，这样，就可以通过控制栅极电压，达到调节源漏电极之间电流的作用。??这个电极的名字“栅极”也因其具有“阀门”般的作用而得名


本文编号：3052084