柔性SWNT-TFT溶液工艺及输出特性仿真研究

发布时间：2017-08-30 02:44

  本文关键词：柔性SWNT-TFT溶液工艺及输出特性仿真研究

  更多相关文章： 单壁碳纳米管 薄膜晶体管 溶液工艺 工艺优化 仿真

【摘要】：单壁碳纳米管(Single Walled Carbon Nanotube,SWN T)具有高迁移率、高柔韧性等特点备受关注,而采用SWNT溶液制备的单壁碳纳米管随机网络薄膜晶体管(Single Wall Carbon Nanotube Random Network Thin Film Transistor,SWNT-TFT)不仅继承了SWNT的特点,而且制备工艺简单、灵活,适合制备在各种不耐高温的柔性衬底上,在柔性、透明宏观电子应用领域展现出极大的潜力。本文针对溶液工艺的特点,选取聚酰亚胺(PI)作为柔性衬底、Ti/Au作为栅电极、Ti/Pd作为源漏电极、Al2O3/SiOx作为栅介质层、富含99%半导体型SWNT的溶液用于有源层制备。再对PI成膜、SWNT随机网络成膜、电极图形化等关键工艺步骤进行反复摸索,最终确定完备的工艺流程。对SWNT-TFT测试得到的输出特性、转移特性、栅漏电情况等数据进行分析,提出有针对性的工艺优化方案,包括PI成膜工艺优化、金属剥离工艺优化、栅介质改为SiOx/Al2O3/SiOx三层结构等。在一定程度上,主要解决了溶液工艺制备的SWNT-TFT良好性能比例低、大栅漏电引起电学特性异常等工艺相关问题,良好性能比例由6.6%提升至30%～37%。对v=50μm, L=10μm的SWNT-TFT性能进行分析,发现饱和电流约1.6μA微安,电流开关比约8760。针对SWNT-TFT的特点,本文通过Matlab软件对沟道中SWNT分布的随机性进行模拟,并提出了适用于描述低密度的SWNT-TFT的直流特性电流方程。并且在仿真中发现,在越低栅压情况,SWNT-TFT的直流特性越不受栅介质电容的影响,对柔性应用提供理论参考。
【关键词】：单壁碳纳米管 薄膜晶体管 溶液工艺 工艺优化 仿真
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN321.5
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 引言13-14
• 1.2 SWNT-TFT研究背景14-16
• 1.3 论文研究内容16
• 1.4 论文章节安排16-18
• 第二章 SWNT理论基础18-28
• 2.1 碳纳米管的分类18-22
• 2.2 SWNT倒易格子参数22-23
• 2.3 金属型SWNT判据23-25
• 2.4 能带分析25-28
• 2.4.1 SWNT能量色散方程25-26
• 2.4.2 SWNT能带图26-28
• 第三章 柔性SWNT-TFT制备工艺及测试分析28-46
• 3.1 SWNT-TFT溶液工艺简介28-29
• 3.2 材料选择29-30
• 3.3 SWNT-TFT设计30-31
• 3.4 SWNT-TFT工艺流程制定31-38
• 3.4.1 工艺流程设计32-34
• 3.4.2 PI衬底制备实验34
• 3.4.3 栅电极制备实验34-35
• 3.4.4 SWNT随机网络薄膜沉积实验35-36
• 3.4.5 详细流程36-38
• 3.5 SWNT-TFT测试分析38-41
• 3.6 问题分析41-44
• 3.6.1 源漏不对称现象分析41-43
• 3.6.2 异常大电流及毫无电学性能分析43
• 3.6.3 工艺问题总结43-44
• 3.7 工艺优化44-46
• 第四章 SWNT-TFT输出特性仿真46-63
• 4.1 SWNT随机网络模拟46-50
• 4.1.1 SWNT数学模拟46-47
• 4.1.2 Matlab实现47-50
• 4.2 棚压与表面势50-54
• 4.2.1 载流子浓度50-51
• 4.2.2 SWNT量子电容51-52
• 4.2.3 栅压及表面势关系52-54
• 4.3 电流模型54-63
• 4.3.1 弹道输运模型54-55
• 4.3.2 SWNT随机网络电流模型55-59
• 4.3.3 拟合因子59-61
• 4.3.4 迁移率估计61-63
• 第五章 结论63-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 硕士期间发表学术论文71

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