基于栅绝缘层表面修饰的有机场效应晶体管迁移率的研究进展

栅绝缘层的表面性质对有机场效应晶体管（OFETs）的半导体薄膜的形貌、晶粒生长的有序性和载流子的传输有着重大的影响．研究表明,通过改进栅绝缘层的表面性质,可以有效提高有机场效应晶体管的迁移率．本文综述了OFETs绝缘层表面的粗糙度和表面能对OFETs迁移率的影响,重点探讨了栅绝缘层表面修饰常用的方法,即自组装单层（SAMs）修饰和聚合物修饰与迁移率改进之间的研究进展．最后,展望了该研究方向未来可能的发展趋势．     

有机场效应晶体管材料及器件研究进展

有机场效应晶体管（organic field-effect transistor, OFET）作为新一代半导体晶体管因其广阔的应用前景和近年来技术上的突飞猛进,使之成为微电子和信息领域科学研究和产品开发中热门的话题之一.文章概述了有机场效应晶体管的材料研究、器件制备技术以及有机场效应晶体管在各领域中应用的最新进展.     

基于有限元方法的有机场效应晶体管特性模拟与实验验证

采用有限元方法,借助多物理场软件COMSOL模拟了底栅顶接触结构有机场效应晶体管电位和载流子浓度随源漏电压Vds的变化。模拟结果表明,当固定栅压V_g=-10 V时,改变V_(ds)从0~-10 V,对于电位分布,从栅极到源漏电极竖直方向有渐进的变化,而从源极到漏极的水平方向呈现由大到小明显的梯度变化。对于载流子浓度,观察到沟道处从源极向漏极逐渐减少,在靠近漏极的区域减少得尤为明显,而当源漏电压等于栅极电压时,产生夹断现象。进一步将模拟结果与实际制备的器件性能进行了对比,模拟结果与实验数据所显示的分布趋势大体相同,印证了模拟的合理性。由此表明,采用模拟方法分析有机场效应晶体管的器件特性,对于实际制备器件具有重要的指导意义。     

CuI/Al双层电极的有机场效应晶体管

制备了CuI/Al为源极和漏电极的并五苯基场效应晶体管.相对于纯金属(Al, Au)电极的晶体管,所研制的晶体管的迁移率、阈值电压VT、开关电流比I_on/I_off等参数都有明显改善.研究发现,在Al电极与并五苯半导体之间引入CuI作为空穴注入层,能够明显降低Al电极与并五苯之间的空穴注入势垒.紫外-可见光谱和X射线光电子能谱数据表明,这种空穴注入势垒的降低源自并五苯和Al向CuI的电子转移. 关键词： 有机场效应晶体管 CuI/Al双层源漏电极 电子转移     

炔功能化的芘衍生物在有机场效应晶体管的应用

利用Sonogashira偶联反应在芘的1,3,6,8位引入炔键合成了一个X型化合物(SiPy)．它的光物理性质、热学性质、薄膜形态和有机场效应晶体管性质被研究．热重分析结果表明SiPy具有高的稳定 性．原子力显微镜图像显示SiPy的薄膜形态依赖于衬底的温度．基于SiPy的薄膜OFET器件被制作,SiPy呈现p型半导体特征．     

衬底加热和电极修饰对提高有机场效应晶体管性能的影响

通过衬底加热和氧化钼(MoO3)修饰源漏极制备了并五苯有机场效应晶体管.研究了衬底温度和电极修饰层厚度对器件性能的影响.实验结果表明:当衬底温度为60℃、MoO3修饰层为10 nm时,器件性能获得了显著增强,场效应迁移率由原来的3.39×10-3 cm2/(V·s)提高到2.25 ×10-1 cm2/(V·s),阈值电压由12 V降低到3V.器件性能的改善归因于:衬底加热可以优化有源层形貌,改善载流子传输;而MoO3修饰层显著降低了电极与有源层之间的接触势垒,提高了载流子的注入.因此,衬底加热与电极修饰对于制备高性能有机场效应晶体管是不可或缺的优化手段.     

旋涂速度对制备P3HT有机场效应晶体管性能的影响

采用溶液化的方法制备了以PMMA为绝缘层、P3HT为有源层的有机场效应晶体管.研究了P3HT有源层和PMMA绝缘层的旋涂速度对器件性能的影响.实验结果表明,当P3HT和PMMA的旋涂速度均为2 000 r/min时,器件的性能最佳.峰值场效应迁移率为6.84×10^-2 cm²·V^－1·s^－1.结果表明,选择适当的旋涂速度是一种有效提高溶液化制备有机场效应晶体管性能的方法.     

基于蛋清栅绝缘层的高性能C_(60)有机场效应晶体管(英文)

采用生物材料(蛋清)作为栅绝缘层制备了基于C60为有源层的有机场效应晶体管。器件展现出了合理的电学特性,场效应迁移率和阈值电压分别为2.59 cm2·V-1·s-1和1.25 V。有机场效应晶体管展现良好性能的原因是蛋清具有较高的介电常数及热退火后形成的光滑表面形貌。实验结果表明,对于制备有机场效应晶体管来说,蛋清是一种有前途的绝缘层材料。     

PVA栅绝缘层浓度对P3HT有机场效应晶体管性能的影响

采用溶液制备法制备了用PVA作为绝缘层、P3HT作为有源层的有机场效应晶体管,,研究了不同浓度PVA栅绝缘层对器件性能的影响。实验结果显示,以质量分数为8%的PVA溶液制备的栅绝缘层具有最好的性能,器件的场效应迁移率为0.31 cm²·V^-1·s^-1,阈值电压为-6 V。进一步分析了PVA栅绝缘层浓度对器件性能提高的原因,结果表明,对于制备溶液化的有机场效应晶体管,选取合适的PVA栅绝缘层浓度非常重要。     

非溶剂掺杂完善自组织机理提升高度区域规则的(3-己基噻吩)有机场效应晶体管器件性能的研究

为了保证在低温加工及溶液制备的情况下,能够提升高度区域规则的聚(3-己基噻吩) (RR-P3HT)有机场效应晶体管(OFET)的器件性能,本文研究了室温下乙醇及乙腈非溶剂的掺杂,及其对高分子自组织机理与导致的RR-P3HT OFET电学性能的影响.实验发现,适量进行乙醇及乙腈非溶剂的掺杂,将促进RR-P3HT薄膜形成更多期望的微晶粒薄片结构,完善高分子自组织机理,导致RR-P3HT OFET电学性能的提升.实验表明,在RR-P3HT溶液中进行5 %乙腈添加后,其器件场效应迁移率的值由原来的4.04×10< 关键词： 高度区域规则的聚(3-己基噻吩)有机场效应晶体管 非溶剂掺杂 自组织机理 场效应迁移率     

双异质结结构的双极型有机薄膜晶体管的研制

制备了基于F₁₆CuPc和CuPc的双异质结结构的双极型有机薄膜晶体管。该器件的载流子迁移率是相同工艺制备的F₁₆CuPc和CuPc双层单异质结有机薄膜晶体管器件的4~5倍。同时,该双异质结结构还能调整载流子的阈值电压,减少双层结构对薄膜厚度等工艺条件的苛刻要求。这种双异质结结构为提升双极型有机薄膜晶体管器件的性能提供了一种有效方法。     

基于并五苯/酞菁铅异质结的近红外光敏有机场效应管(英文)

采用并五苯(Pentacene)和酞菁铅(PbPc)两种有机材料作为有源层,制备了异质结有机光敏场效应管。在波长为808 nm、强度为124 mW/cm2的近红外光照条件下,异质结phOFET获得最大的光暗电流比达4.4×104,栅压为-50 V时的最大光响应度为118 mA/W,比单层酞菁铅phOFET分别高出766倍和785倍。在经过120 h后,器件的最大光暗电流比和最大光响应度分别稳定于5.4×104和326 mA/W附近。由于在异质结phOFET中采用了对近红外光具有高吸收效率的酞菁铅作为光敏层,而高空穴迁移率的并五苯材料作为靠近栅介质的沟道层,光生载流子的产生与传输能力得到了有效的提高。实验结果表明,基于并五苯/酞菁铅的有机异质结应用于光敏有机场效应管的结构设计中,可以使phOFET成为一种同时具有良好光敏性及稳定性的近红外光探测器件。     

利用混合有机空穴传输材料提升有机薄膜晶体管场效应迁移率

通过采用在并五苯薄膜与源漏电极之间插入10 nm 并五苯掺杂的N,N’-二苯基-N,N’-二（3-甲基苯基）-1,1’-联苯-4,4’-二胺薄膜的方法研究了基于并五苯有源层的底栅错面型有机薄膜晶体管的电学特性。研究发现：N,N’-二苯基-N,N’-二（3-甲基苯基）-1,1’-联苯-4,4’-二胺的引入可以有效改善有源层和源漏电极接触界面的表面形貌,利于形成欧姆接触,从而改善器件性能,最终使优化器件的迁移率由（0.1±0.01）cm²/（V·s）提升至（0.31±0.02）cm²/（V·s）,阈值电压由（－34.6±1.3）V 降至（－30.1±1.2）V。     

利用混合有机空穴传输材料提升有机薄膜晶体管场效应迁移率

通过采用在并五苯薄膜与源漏电极之间插入10 nm并五苯掺杂的N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺薄膜的方法研究了基于并五苯有源层的底栅错面型有机薄膜晶体管的电学特性。研究发现:N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺的引入可以有效改善有源层和源漏电极接触界面的表面形貌,利于形成欧姆接触,从而改善器件性能,最终使优化器件的迁移率由(0.1±0.01)cm2/(V·s)提升至(0.31±0.02)cm2/(V·s),阈值电压由(-34.6±1.3)V降至(-30.1±1.2)V。     

多层栅介质层有机薄膜晶体管的存储与光响应特性

在真空室内一次性制备了具有多层栅介质层结构的有机薄膜晶体管(OTFTs).结果表明,制备的OTFTs具有电控开关、存储和光敏多重功能特性.分析认为,存储特性归功于器件的结构,采用了分离的CaF2纳米粒子岛作为电荷俘获中心.在光照环境下,观察到了两种不同类型的光响应特性.快速的光响应来自于有源层吸收了能量大于带隙的光子所...     

4H-SiC金属-半导体场效应晶体管大信号I-V特性和小信号参数的计算

基于碳化硅金属-半导体场效应晶体管内部载流子输运的物理特性分析,建立适于精确计算4H-SiCMESFET器件大信号电流-电压特性和小信号参数的解析模型.该模型采用场致迁移率、速度饱和近似,并考虑碳化硅中杂质不完全离化效应及漏源串联电阻的影响,栅偏置为0 V时,获得最大跨导约为48 mS·mm^-1.计算结果与实验数据有很好的一致性.该模型具有物理概念清晰且计算较为准确的优点,适于SiC器件以及电路研究使用.     

Correlated Electron Materials and Field Effect Transistors for Logic: A Review

Correlated electron systems are among the centerpieces of modern condensed matter sciences, where many interesting physical phenomena, such as metal-insulator transition and high-T _c superconductivity appear. Recent efforts have been focused on electrostatic doping of such materials to probe the underlying physics without introducing disorder as well as to build field-effect transistors that may complement conventional semiconductor metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) technology. This review focuses on metal-insulator transition mechanisms in correlated electron materials and three-terminal field effect devices utilizing such correlated oxides as the channel layer. We first describe how electron-disorder interaction, electron-phonon interaction, and/or electron correlation in solids could modify the electronic properties of materials and lead to metal-insulator transitions. Then we analyze experimental efforts toward utilizing these transitions in field effect transistors and their underlying principles. It is pointed out that correlated electron systems show promise among these various materials displaying phase transitions for logic technologies. Furthermore, novel phenomena emerging from electronic correlation could enable new functionalities in field effect devices. We then briefly review unconventional electrostatic gating techniques, such as ionic liquid gating and ferroelectric gating, which enables ultra large carrier accumulation density in the correlated materials which could in turn lead to phase transitions. The review concludes with a brief discussion on the prospects and suggestions for future research directions in correlated oxide electronics for information processing.     

利用法布里—珀罗效应研究PPQ共轭有机聚合物薄膜中的非线性光学效应

采用飞秒激光脉冲研究聚苯基喹恶啉共轭有机高聚物薄膜中由法布里－珀罗效应产生的光谱的干涉条纹结构，并通过改变脉冲的峰值功率，测到的光谱条纹结构的变化，说明是依赖光强的非线性折射率的变化引起了干涉条纹的改变，通过平均功率不变只改变脉冲峰值功率方法，验证了热效应在干涉条纹的变化中不起主导作用。