低电压印刷碳纳米管薄膜晶体管的制备及其性能研究

发布时间：2023-08-10 20:43

　　低电压(小于2V)和易制备的高性能薄膜晶体管器件和功能电路等在远程传感、可穿戴电子和物联网等领域具有广泛的应用前景。近年来,已受到人们越来越多的关注。半导体碳纳米管具有超高的电子和空穴迁移率、优越的物理和化学稳定性以及容易墨水化,使其成为制备印刷薄膜晶体管最理想的半导体材料之一。因此用半导体性单壁碳纳米管、高电容介质层(如离子胶栅介质)或高介电常数(high-k)材料(如AlOx、HfOx和ZrOx)以及印刷金属电极分别作为有源层、介电层和源漏(栅)电极,通过现代印刷技术有望构建出满足于这些新型领域所需的低电压、低成本和高性能电子器件和电路。为了开发面向这些领域应用所需的印刷电子器件和逻辑电路,本论文重点研究了低电压全印刷离子胶碳纳米管薄膜晶体管器件(SWCNT-TFTs)和低电压印刷n-型和p-型SWCNT-TFTs、低电压CMOS反相器和与非门构建和电性能研究。具体包括如下几方面:首先研究了用共聚物(PS-PMMA)和离子液体(EMIM-TFSI)组成的离子胶作为介电层,印刷银电极为源、漏电极和栅电极,制备出具有良好电学特性和均一性的低电压离子胶SWCNT-TFTs。探讨了影响全印...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 印刷电子技术
        1.2.1 接触式印刷技术
        1.2.2 非接触式印刷技术
    1.3 薄膜晶体管及CMOS反相器的基本工作原理
        1.3.1 薄膜晶体管基本参数
        1.3.2 薄膜晶体管的特征曲线
        1.3.3 晶体管器件结构
        1.3.4 低工作电压
        1.3.5 电解质栅绝缘层
        1.3.6 反相器的基本原理
    1.4 单壁半导体性碳纳米管
        1.4.1 碳纳米管的制备
        1.4.2 碳纳米管的纯化
    1.5 印刷碳纳米管薄膜晶体管研究进展
    1.6 论文选题思路
    1.7 论文主要内容
第2章 全印刷离子胶碳纳米管薄膜晶体管电学稳定的研究
    2.1 实验
        2.1.1 实验材料与仪器
        2.1.2 制备半导体性单壁碳纳米管墨水
        2.1.3 离子胶墨水的制备
        2.1.4 器件的制备流程
    2.2 全印刷离子胶p-型碳纳米管薄膜晶体管
    2.3 离子胶腐蚀银源、漏电极对全印刷SWCNT-TFTs电性能的影响
    2.4 提高全印刷SWCNT-TFTs电化学稳定性的探究
        2.4.1 离子胶部分覆盖器件沟道全印刷SWCNT-TFTs
        2.4.2 以PEDOT-PSS为侧栅的全印刷SWCNT-TFTs
    2.5 结论
第3章 底栅碳纳米管薄膜晶体管的制备和封装
    3.1 实验
        3.1.1 实验材料与仪器
        3.1.2 半导体性碳纳米管墨水的制备
        3.1.3 底栅碳纳米管薄膜晶体管制备流程
    3.2 不同的介电层对器件性能的影响
    3.3 不同HOx厚度对薄膜晶体管性能的影响
    3.4 器件结构对晶体管性能的影响
    3.5 p-型器件封装
        3.5.1 Paylene封装
        3.5.2 SEBS的封装
        3.5.3 CYTOP封装
    3.6 结论
第4章 印刷碳纳米管薄膜晶体管的简单逻辑电路应用
    4.1 实验
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 碳纳米管墨水和环氧树脂墨水的制备
        4.1.3 印刷n-型碳纳米管薄膜晶体管制备和CMOS反相器构建
    4.2 顶接触和底接触器件类型对n-型掺杂效率的影响
    4.3 顶接触和底接触类型对器件空气稳定性的影响
    4.4 简单逻辑电路的构建
    4.5 与非门(NAND)逻辑电路的构建
    4.6 总结
第5章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 论文展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3841185