高跨导效率的低电压有机场效应晶体管器件及传感应用的研究

发布时间：2022-01-11 03:51

　　有机场效应晶体管（organic field-effect transistor,OFET）可通过低温溶液法/印刷工艺加工,具有良好的机械柔性,适合耐热性差的塑料衬底,能够构建真柔性电子。进一步的,OFET易于功能化,可用于传感检测应用。因此,OFET可与硅基FET（Si-FET）形成良好的互补,两者的混合集成提供了一个理想的技术平台用于构建大面积/柔性/泛在化的传感电子系统。在该有机/硅的混合电子系统中,OFET器件作为便于定制的换能器,可将待检测生物、化学和物理传感信号转换为电学信号,同时亦能够对信号进行初步的放大。然后再将该电学信号传输给后端的高性能Si-FET芯片,进行更复杂的处理、存储以及传输。为构建这样的混合传感系统,OFET器件需要在与Si-FET芯片同样低的工作电压下实现高灵敏度的传感信号转换。因此,发展高跨导效率低电压OFET器件具备重要意义。然而,对于溶液法/印刷工艺制备的OFET器件,由于材料与工艺的限制,所形成的有机半导体沟道层通常存在较高的沟道层带隙态密度,而且栅绝缘层难以减薄,从而导致了较高的工作电压。并且,传统的基于单栅OFET器件传感系统的电势检测灵敏度... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状与存在的挑战
    1.3 本论文的研究内容及创新点
    1.4 全文结构
第2章 OFET器件及传感的基础和研究进展
    2.1 引言
    2.2 OFET基础
        2.2.1 器件结构与材料
        2.2.2 加工工艺
        2.2.3 OFET工作机制
    2.3 OFET传感的研究
        2.3.1 基本原理
        2.3.2 OFET传感研究进展
    2.4 低电压OFET的研究
        2.4.1 影响OFET工作电压的因素
        2.4.2 降低工作电压的方法
    2.5 本章小结
第3章 OFET材料、制备与表征方法
    3.1 引言
    3.2 关键材料
        3.2.1 电极
        3.2.2 绝缘层
        3.2.3 半导体层
    3.3 器件工艺及表征
        3.3.1 工艺流程
        3.3.2 电极
        3.3.3 绝缘层
        3.3.4 半导体层
        3.3.5 电学测试及参数提取
    3.4 本章小结
第4章 低亚阈值摆幅的单栅OFET器件
    4.1 引言
    4.2 器件设计
    4.3 工艺优化
        4.3.1 沟道层的优化
        4.3.2 栅绝缘层的优化
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 基本电学特性
        4.4.2 稳定性
        4.4.3 柔性器件
    4.5 本章小结
第5章 低电压调控的双栅OFET器件
    5.1 引言
    5.2 器件设计与分析
        5.2.1 器件设计
        5.2.2 制备工艺
    5.3 顶栅绝缘层电容的优化
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 电容耦合效率
        5.4.2 偏置状态
        5.4.3 跨导效率的推导及分析
    5.5 本章小结
第6章 离子检测传感应用
    6.1 引言
    6.2 系统搭建
    6.3 基于单栅OFET器件的离子检测
        6.3.1 柔性传感标签
        6.3.2 电势检测灵敏度
        6.3.3 电流转换灵敏度
    6.4 基于双栅OFET器件的离子检测
        6.4.1 系统设置
        6.4.2 电势检测灵敏度
        6.4.3 电流转换灵敏度
        6.4.4 检测精度及稳定性
    6.5 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 全文总结
    7.2 主要创新点
    7.3 未来工作展望
参考文献
攻读博士学位期间的科研成果
攻读博士学位期间参与的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]A Facile Photo-cross-linking Method for Polymer Gate Dielectrics and Their Applications in Fully Solution Processed Low Voltage Organic Field-effect Transistors on Plastic Substrate[J]. Ying Liu,Jia-Qing Zhao,Wen-Jian Sun,Yu-Kun Huang,Su-Jie Chen,Xiao-Jun Guo,Qing Zhang.  Chinese Journal of Polymer Science. 2018(08)



本文编号：3582030