基于PTCDA的绿光光敏有机场效应晶体管研制

发布时间：2017-04-15 13:23

  本文关键词：基于PTCDA的绿光光敏有机场效应晶体管研制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：有机半导体材料以及光敏器件是近年来微电子学领域的研究热点。有机场效应晶体管(OFET)由于其具备可弯曲、可大面积制备、制备工艺简单等特点,有着极好的应用前景与潜力,光敏有机场效应晶体管(phot OFET)作为OFET的重要分支之一,在新型光电探测器方面具有极大潜力而受到广泛关注和研究。在众多光敏OFET研究中,针对绿光敏感的OFET研究相对较少,本论文即围绕绿光光敏phot OFET器件的研制展开工作。傒四甲酸二酐PTCDA(3,4,9,10-perylenetertra-caboxylic dianhydride)是一种典型的宽带隙光敏单体型有机半导体材料,吸收峰在500~550nm之间,对绿光具有较好的光敏感性,有良好的光电特性。论文工作以PTCDA作为统一的绿光敏感材料,分别完成了四种结构的绿光光敏有机场效应晶体管的研制,包括单层结构和异质结结构,考虑到光敏吸收的效果,统一采用了平面异质结结构。四种器件结果简述如下:第一种器件:N型单层PTCDA phot OFET。输出特性呈现典型的N型输出饱和特性曲线,但受限于PTCDA较低的载流子迁移率,因此,输出电流非常微弱且阈值电压极高,无法实际应用。第二种器件:N型平面异质结C60/PTCDA phot OFET。输出特性呈现典型的N型输出饱和特性曲线,以C60/PTCDA平面异质结为半导体层,其中C60为电子传输层,栅压50V时,饱和漏电流近3000n A,阈值电压为-4.41V,饱和迁移率为0.78 cm2/(V·S),最大光暗电流比为815.98,器件的光响应度达到36.23m A/W。第三种器件:P型平面异质结TiOPc/PTCDA phot OFET。制备并表征了基于Si/SiO_2衬底的TiOPc和TiOPc/PTCDA薄膜。光照条件下饱和迁移率提高到3.64×10-3 cm2/(V·s),阈值电压有所降低,减小为-4.10V,器件的最大光暗电流比为31.00,器件的最大光响应度为2.27A/W。第四种器件:P型平面异质结Pentacene/PTCDA phot OFET。制备并表征了基于Si/SiO_2衬底的Pentacene和Pentacene/PTCDA薄膜。相比TiOPc/PTCDA phot OFET,输出电流增长了62.60%,器件的最大光响应度可达到19.62A/W,最大光灵敏度为56.15,光敏性能和电流电压特性均远远优于TiOPc/PTCDA器件。整体而言,N型特性的C60/PTCDA结构的光敏OFET在输出电流方面优于TiOPc/PTCDA和Pentacene/PTCDA结构,但其同型异质结的结构使得光敏特性的提高受到了限制,在光响应度方面低于另两种异型异质结结构的器件。P型特性的两种器件中,Pentacene/PTCDA结构整体性能明显优于TiOPc/PTCDA结构的器件,具有更好的电流输出特性和光敏特性。论文对四种器件的工艺进行了一定程度的优化,在文中给出了四种器件的具体工艺流程。
【关键词】：绿光 PTCDA 光敏有机场效应晶体管 光敏特性 平面异质结
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN386
【目录】：

• 致谢5-7
• 摘要7-9
• Abstract9-14
• 1. 绪论14-19
• 1.1. 研究现状14-16
• 1.2. OFET的特点及应用16
• 1.3. OFET的材料选取16-19
• 2. 有机光敏场效应晶体管简介19-23
• 2.1. 基本结构19-20
• 2.2. 工作原理20-21
• 2.3. 性能参数21-23
• 3. 单层PTCDA phot OFET研制23-29
• 3.1. 光敏有机半导体材料PTCDA23-25
• 3.2. 器件工艺流程25-27
• 3.3. 特性分析27-29
• 4. 异质结PTCDA phot OFET研制29-46
• 4.1. C60/PTCDA phot OFET29-34
• 4.1.1 器件工艺流程30-31
• 4.1.2 数据分析31-34
• 4.2. TiOPc/PTCDA phot OFET34-39
• 4.2.1 器件工艺流程35-36
• 4.2.2 数据分析36-39
• 4.3. Pentacene/PTCDA phot OFET39-44
• 4.3.1 器件工艺流程40-42
• 4.3.2 数据分析42-44
• 4.4. 小结44-46
• 5. 总结与展望46-49
• 5.1. 总结46-47
• 5.2. 展望47-49
• 参考文献49-53
• 个人简历53

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1 陈真;基于PTCDA的绿光光敏有机场效应晶体管研制[D];中国计量大学;2016年

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本文编号：308513