有机场效应晶体管材料及器件研究进展

有机场效应晶体管材料及器件研究进展 前沿进展 有机场效应晶体管材料及器件研究进展术 刘承斌范曲立黄维王 (复旦大学先进材料研究院上海200433) 迅 摘要有机场效应晶体管(organicfield—effecttransistor,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.文章慨述了有 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. 关键词有机场效应晶体管,有机半导体,制备技术 Recentadvanceinorganicfield?effecttransistors: materials,devices,andprocesses LIUCheng—BinFANQu—LiHUANGWeiWANGXun (InstituteofAdvancedMaterials,FudanUniversity,Shanghai200433,China) AbstractOrganicfield— effecttransistor(OFET)asanewgenerationoftransistorshasbeenimportantly consideredduetohispotentialapplicationsandbreakthroughoftechnologiesinthefieldofmi croelectronicsand information.Theshiftedfocusinresearchisfromnovelchemicalstructurestofabricationtec hnologies.Progress inthegrowingfieldofOFETsisbeingdiscussedindetail. KeywordsOFET,organicsemiconductors,fabricationtechnologies 有机场效应晶体管(organicfield—effecttran— sistor,OFET)因具有以下几个突出特点而受到研究 人员的极大重视:材料来源广,可与柔性衬底兼容, 低温加工,适合大批量生产和低成本等.它用途广 泛,可用于全有机主动显示,大规模和超大规模集成 电路,记忆组件,传感器,有机激光,互补逻辑电路和 超导材料制备等. OFET按源漏极和半导体层位置有两种结构 (图1):顶接触和底接触.按载流子的传输性质也可 分为两种:一种是半导体层中空穴为主要载流子的 P一沟道场效应晶体管,另一种是电子为主要载流子 的13一沟道场效应晶体管.OFET工作原理是:通过 栅极电压来调控源漏电流,.,当栅极加上电压 时,半导体与绝缘层界面的载流子浓度升高,,..增 加,晶体管处于"开"态;当栅极电压为零时,,.很 小,晶体管处于"关"态."开"态和"关"态下的源漏 ? 424? 它与反映载流子迁移 电流比,./,定义为开/关比, 能力的场效应迁移率一起是评价OFET性能的两 个关键指标,两者越高越好+ 自1986年报道第一个OFET以来,OFET研 究得到快速发展,并取得重大突破.目前,一些有机 半导体的场效应迁移率和电流开/关比可与非晶硅 相媲美;高介电常数的有机绝缘体材料为实现全有 机场效应晶体管打下坚实基础;OFET制备技术逐 步由工艺复杂,高成本向工艺简单,低成本方向发 展.本文综述了OFET材料的设计,制备,器件加工 技术和应用的最新进展. 中国博:,=后基金(批准号:2003034285),上海市科委光科技专 项(批准号:2F5B)资助项目 十通讯联系人.Email:wei—huang@fudan.edu.cn 物理 前沿进展 (b) 图l两种典型OFET结构示意图(a)顶接触;(b)底 接触 1有机半导体材料 OFET半导体材料应满足下列要求:单分子的 最低空余分子轨道(LUMO)或最高占用分子轨道 (HOMO)能级有利于电子或空穴注入;固态晶 体结构应提供足够分子轨道重叠,保证电荷在相邻 分子间迁移时无过多能垒;半导体单晶的尺寸范 围应连续跨越源,漏两极接触点,且单晶的取向应使 高迁移率方向与电流方向平行,理想情况是制备比 器件尺寸更大的单晶薄膜;应具有低本征导电 提高器件电流开/关比.表1列 率,降低关态漏电流, 出了1986--2004年文献报道最具代表性的P一沟 道OFET的半导体材料.表2为1990--2004年文献 报道最具代表性的n一沟道OFET的半导体材料. 表l1986--2004年文献报道最具代表性的P一沟道OFET的半导体材料 年份化合物(成膜方法)(cm?V一?s)1o./lotf文献 S表示溶液成膜,v表示真空蒸镀 1.1P一沟道有机半导体材料 1.1.1高聚物 聚合物溶液粘度,熵驱动相分离及固相缠绕有 利于溶液法成膜的连续性.侧链的引入虽然改 善了溶解性,但也降低了分子间7r重叠,使场效应 迁移率降低一.另外,高聚物膜的整体有序性较差, 也降低了场效应迁移率.区域规整聚3一烷基噻吩能 形成高度三维有序的聚合物分子链,不过其场效应 34卷(2005年)6期 行为强烈地依赖于成膜所使用的溶剂?叭;离子注入 掺杂PPV制备的OFET空穴迁移率达到0.2 cm/(V?s). 1.1.2低聚物 以噻吩及其衍生物为代表的低聚物在P一沟道 OFET中得到了广泛的应用,第一个OFET半导体就 是低聚噻吩?.低聚物分子结构通过灵活改变分子 链长度和引入官能团来调节分子轨道能级,以控制 ? 425? 前沿进展 表21990--2004年文献报道最具代表性的n一沟道OFET的半导体材料 S表示溶液成膜,v表示真空蒸镀 和改善载流子的输运?,;端基取代对适宜液相沉 积材料非常重要?.低聚噻吩衍生物真空蒸镀膜 达0.23cm/(V?s)?,溶液成膜h达0.1cm/ (V?s),且,./,.大于1016:,完全有可能在一些应 用领域取代非晶硅. 1.1.3有机小分子 有机小分子拥有聚合物无法比拟的优点:易于 提纯,减少杂质对晶体完整性的破坏,达到器件所要 求的纯度;一定的平面结构大大降低了分子势垒,有 利于载流子高速迁移;易形成自组装多晶膜,降低晶 格缺陷,提高有效重叠;较容易得到单晶,极大地提 高了场效应迁移率.不过有机小分子溶液粘度太低, 难于用溶液法加工成膜,且多数有机小分子半导体 对环境较敏感. 金属酞菁小分子?,一因具有以下优点而被广 泛研究:良好化学和热稳定性,易通过升华或结晶来 提纯,通过改变中心离子或取代基能灵活调节大耵 键的电子特性.并苯小分子?(尤其是并五苯) 也是目前研究热点,晶态并苯化合物的禁带随芳环 增加而降低,有很强的电荷注入能力,表现出很高的 载流子迁移率.Afzali_2等采用溶液法制备的并五 苯OFET常温下h达0.89cm/(V?s),Io/10ff高达 10,完全可实现低成本制作高性能的实用型OFET. 1.2n一沟道有机半导体材料 1990年报道第一个n一沟道OFET,大多数 n一沟道有机半导体化合物对氧和湿度较敏感,有机 阴离子(尤其碳阴离子)很容易和氧发生反应,造成 场效应迁移率低和晶体管工作性能不稳定;n一沟道 掺杂半导体材料的稳定性强烈依赖其超电势大小 (如活化自由能),提高稳定性可以通过调节其电子 亲合能(如引入强吸电子基团一CN,一NO或一F 等来降低其LUMO能级,使得电子的注入和输运成 为可能,这是目前获得高效n一沟道半导体材料的 主要途径),或在其表面加一钝化层或完全包裹封 前沿进展 装来实现.n一沟道半导体是P—n结二极管,双极晶 体管和互补CMOS电路的重要组成部分.由P型和 n型沟道晶体管组成的互补CMOS电路是有机半导 体的理想电路结构,具有极低的静态功耗. 1.2.1高聚物 n一沟道高聚物半导体材料不是很多,PPV通 过离子注入后,电子迁移率高达0.5cm/(V? S)?;梯形聚合物BBL,经路易斯酸A1C1或GaC1 掺杂后,达到0.06cm/(V?s),介电层SiO 经硅氧烷修饰后高达0.1cm/(V?s),loB/I.大 于105_?;最近又报道了聚芴类n一沟道半导体材 料,不过只有10cm/(V?s). 1.2.2低聚物 Friendl3等采用全氟烷基低聚噻吩衍生物 DFH一6T制备第一个n一沟道低聚物OFET,在蒸镀 制膜条件下,室温时达0.02cm/(V?s),,,l1. 达到10;Marksl3等报道全氟芳基低聚噻吩衍生物 在溶液加工条件下,室温时达0.08cm/(V? S).它们在空气中能长时间运行,显示出非常诱人的 应用前景.通过对低聚噻吩衍生物灵活多变的官能 团的引入,可以得到优良的工作性能和加工性能的 n一沟道有机半导体材料.具有较低LUMO能级 (<一4eV)的全芳香醚一亚酰胺化合物可作为潜 在的n一沟道半导体材料. 1.2.3有机小分子 n一沟道有机小分子化合物研究主要集中在金 属酞菁(MPc),并五苯,四羧酸基萘酰亚胺类(NTC— DI)以及它们的衍生物等方面.早期的n一沟道有机 小分子OFET稳定性不好,且场效应迁移率和器件 电流开/关比都很低.直到2000年采用蒸镀制膜,得 到并五苯OFET的达到2.4cm/(V?s),lool1.ff 达到10';Perylenel3单晶OFET的高达5.5 cm/(V?s),分子晶体管的实现为晶体管微型化, 大规模集成和超大规模集成奠定了坚实的基础.器 件的稳定性也有了很大提高,如卤取代的金属酞菁 化合物OFET在空气中半年后还维持在10 cm/(V?S)以上,,./,.可达10. 2绝缘体材料 目前OFET介电层主要是SiO,A1O,TiO, ZrO等无机材料.无机材料有耐高温,化学性质稳 定,不易被击穿等优点,然而固相高温和非柔性加工 限制了它在晶体管微型化,大面积柔性显示,大规模 34卷(2005年)6期 R !!RR ! SS R!!R c尽心!c c C6H13,C6H 113C6H13R!R 图2典型的P一沟道化合物的分子结构 F :姆!!; OO O R OO R Nc CN c 00 - N-" 图3典型的n一沟道化合物的分子结构 集成电路,低成本溶液加工生产中的应用.有机绝缘 体取代无机绝缘体是场效应晶体管发展的必然趋 势.OFET的有机绝缘材料应满足以下要求:与有机 半导体之间有很好的相容性;低表面陷阱密度,低表 面粗糙度,低杂质浓度,尤其不能对相连接的有序有 机半导体膜的结构和性能有所破坏;与柔性基底有 很好的相容性,这是保证器件结构稳定的一个重要 因素,也是实现柔性全有机薄膜场效应晶体管的前 鼹 辫 前沿进展 提;能应用于低成本的低温,溶液加工技术,这是 OFET实现商业化的关键所在. 目前应用于OFET的有机绝缘材料主要集中在 以下几类:聚酰亚胺(PI),聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA),苯并环丁烯(BCB),聚乙烯苯酚 (PVP),聚苯乙烯(PS),聚乙烯醇 (PVA),聚四氟乙烯(PrrFE),硅基倍半氧烷 树脂(sR)等.不过PI刻蚀温度要求高 (>200~C),不适合大多数柔性塑料基底,且预转变 可溶PI在常用溶剂中的溶解度较低,造成成膜过 厚,晶体管操作电压过高;BCB热转变温度很高,在 刻蚀的过程中需要严格的挤压,并且暴露在P型沟 道OFET中关态漏电流很高,在n沟道OFET中场 效应迁移率较低;以PVP为介电材料的OFET的电 流一电压特性随时问剧烈变化,可能是PVP与有机 半导体材料发生反应造成;PrrFE在常用的溶剂中几 乎不溶,限制低成本加工;PVA成膜致密性差;PM— MA的玻璃化转变温度低,并且有机溶剂对其性能 的影响较大.相比而言,SR是有前途的一类有机绝 缘体材料,不仅可以低成本加工,而且具有成膜均 匀,无空洞,高介电强度,低泄漏电流,良好的水热稳 定性,耐有机溶剂腐蚀等优点.介电材料的选择要结 合不同的半导体材料,尽量使两者的表面能相匹配, 保证电荷载流子在界面的有效输运. 3OFET的制备 决定OFET性能的好坏,半导体材料的性能特征 固然重要,如有序有机共轭分子的大盯键的有效重叠 结构可以提高载流子的传输性能,但晶体管性能的好 坏在很大程度上取决于半导体膜结构以及半导体薄 如选择匹配的有机半导体 膜与器件其他部件的接触, 材料和源漏电极材料来降低界面势垒高度. 3.1半导体薄膜制备 3.1.1真空镀膜 真空镀膜就是在真空环境下利用物理或化学手 段将物质沉积在载体表面.它分为"化学气相沉积" 和"物理气相沉积"两类,前者是通过气态的化学反 应在基片表面生成固态膜,这种技术在OFET制备 中用的不多;后者是用得较多的"物理气相沉积" 技术,它包括热蒸镀和溅射两种技术.热蒸镀是利用 物质受热后的蒸发或升华将其转化为气体再沉积在 基底表面;溅射法是利用带电离子经过电场加速后 轰击到靶物质上,将靶物质表面的原子溅射出来并 沿着一定的方向射向基底表面形成薄膜.真空镀膜 ? 428? 的特点就是膜的纯度高,均匀性好,厚度可控,有序 度高,其场效应迁移率比其他成膜技术高一个数量 级以上.不过真空成膜使用的仪器设备复杂,成本较 高,不具备工业应用价值. 3.I.2溶液成膜 低成本的溶液成膜技术是OFET工业化的必然 趋势.常用的溶液成膜技术包括电化学沉积,铸膜, 甩膜,LB膜,自组装,印刷,印章等.前三种成膜技术 在溶液成膜中技术要求不高,发展较为成熟.在此重 点介绍后四种技术. LB膜技术就是先将双亲分子在水面上形成有 序的紧密单分子层膜,再利用端基的水亲水,油亲油 作用将单层膜转移到固体基片上,是一种可以在分 子水平上精确控制薄膜厚度的制膜技术.首个LB— OFETl6是聚3一烷基噻吩分子链在长链脂肪酸的辅 助下铺展开并垂直沉积于基底上得到.贝尔实验 室在不添加脂肪酸的情况下制得稳定的区域有 序的3一己基噻吩LB—OFET.目前的LB—OFET的 场效应迁移率都不太高,因为侧链的引入使分子具 有两亲性的同时却降低了整个分子的共平面性,降 低了载流子的传输,在拉膜时带入的水分子对器件 工作性能也有不利影响. 自组装膜是分子通过化学键或非化学键相互作 用,自发地缔合形成热力学稳定的二维或三维有序 的超分子结构.自组装膜能够通过精密的化学控制 得到多样的具有特殊相互作用的表面,在新型功能 材料设计制造和分子器件的组装方面都具有极广泛 的应用前景.现已有报道,利用分子自组装技术来制 备OFET的带有功能端基(一sH,一sAc,一NC)的 有机半导体层64]和绝缘层,662.贝尔实验室- 利用硫醇类化合物在金电极表面自组装制备了沟道 长度为1—2nm,目前世界上最小的OFET.这一突 破在研制开发低耗能微型计算机的道路上迈出了关 键的一步.分子晶体管技术现已成为晶体管发展过 程中最先进的技术之一,分子自组装是实现分子晶 体管最强有力的手段. 印刷成膜就是通过喷墨得到图案化薄膜的过 程.两种典型的将油墨沉积到基体上的方法是连续 打印法和脉冲法.连续打印法是用一个超声波喷口 喷射带静电荷的一连串小墨滴,通过操作电压来控 制油墨在基体上的位置.常用的是脉冲式打印,它有 两种方式:一种是压电系统利用由电信号控制跳动 的喷嘴将油墨小液滴喷射到基体上,另一种是通过 快速加热将油墨投向基体的热泡系统.用压电喷嘴 物理 前沿进展 打印对有聚合物电子学很有吸引力,因为不需要 对温度敏感的油墨加热.已有有关利用印刷技术来 制备OFETL67,6sj的报道.印刷成膜将是降低OFET 制备成本,实现商品化的一个最有潜力的技术之一. 印章技术是近年发展起来的图案化薄膜制备技 术.它是将待成膜的有机半导体或绝缘体化合 物的溶液蘸在已定义图案的印章上,然后在衬底 上生长出特定图案的自组装薄膜.这种技术工艺简 单,操作方便.因此,印章技术在有机电子材料大规 模图案化方面是大有希望的.这方面的一个重要课 题是印章材料的研究开发,它必须对待成膜化合物 分子有一定物理吸附作用而对其化学性质没有破坏 作用;印章材料能容易刻蚀成精细的图案. 3.1.3单晶 OFET半导体层一般是多晶膜,膜中晶粒间的 边界对载流子输运造成很大阻抗,甚至无法穿越.小 晶粒问的接触阻抗小于大晶粒,但总体界面增大,使 阻抗区域扩大;大晶粒间的接触界面虽然减少,但大 晶粒间的空洞更大,这种空洞基本上具有无限大的 阻抗.前面已经说过,结晶半导体的范围必须 连续跨越源漏两极的接触点,而且需要合适的取向, 以使高迁移率方向与所需电流方向平行.理想的情 况是制备比器件尺寸更大的单晶薄膜.不过这种单 晶膜只有在特殊条件下升华制得,一般的单晶膜 可以由电化学沉积,扩散法沉积,气相法沉积等制 备,溶液法很难得到高纯度,低缺陷单晶.单晶OF— ET研究主要集中在并五苯18,19~,茈和红荧素 等化合物,其中并五苯单晶OFET的场效应迁移率 已高达35cm/(V?S),这是目前室温下获得的最高 有机场效应迁移率.单晶技术是获得纳米晶体管器 件的一个强有力的手段之一,在大规模和超大规模 集成电路元件制备中有着巨大的应用前景. 3.2OFET加工 从OFET材料发展趋势来看,可溶液加工的材料 在电子领域的应用极具吸引力,然而只有与低成本的 加工技术相结合时才具有实际应用价值.传统的加工 技术(如光刻和电子束刻蚀)需要昂贵和复杂的设备, 成本高,另外在加工过程中使用的光刻胶,溶剂,显影 剂等很难直接与有机活性材料同用,灵活性小.下面 重点介绍对有机电子图案化有发展潜力的五种非光 刻的低成本加工方法:丝网印刷法,喷墨打印法,毛细 管微加工法,微接触打印法和印章法. 3.2.1丝网印刷 丝网印刷是将油墨挤压通过预先制备的丝网模 34卷(2005年)6期 板来产生图案,是一种纯粹的叠加的方法,墨沉积和 图案化一步完成,且打印线的精度可达75Ixm.这种 打印法与光刻相比能极大地节省时间和降低成 本,采用辊轴挤压油墨技术大大提高了印刷速 度,就实际应用来说,晶体管的所有必备部件应 能连续打印出来..因此必须采用液相加工的有机 半导体材料,以便使打印技术能实现低成本,大面 积,并具有柔性显示和存储.目前采用丝网印刷制得 的晶体管的最小特征尺寸在75—100p,m之间,还 不能满足简单和高速电路设计最小特征尺寸在 101xm以内的要求.另外,丝网印刷要求油墨有相当 的粘度,以免导致因油墨的粘度过低而过早或不受 限制地流过丝网,使得图案的分辨率很低. 3.2.2喷墨打印 喷墨打印不但在制膜方面应用广泛,也用于 OFET聚合物源漏电极的图案化,全聚合物器件的 制作完全可以用喷墨打印来实现.喷墨打印在定 义图案化时分辨率不太理想,因为油墨从喷嘴到基 体的飞行轨道不好控制和油墨在基体上的扩散导致 特征尺寸增加.现有的喷墨打印技术还不能满足 OFET源漏电极图案化横向分辨率好于5p,m的要 求.喷墨打印在有机化合物图案化方面也面临以下 几个挑战:产生具有均匀厚度的喷墨沉积层;提 高打印液滴形状和尺寸的重复性;消除打印层中的 针孔;扩大可被打印溶液的粘度范围.随着打印 技术的改进,尤其结合辊接辊技术,喷墨打印在有机 电子材料图案化方面会大有作为. 3.2.3毛细管微加工法 目前,丝网印刷和喷墨打印在技术上还不能满 足实用的有机电路要求,尤其很难精确控制源极和 漏极的间隔和很难满足图案化所需的最好特征分辨 率.毛细管微加工法具有足够的最小特征尺寸分辨 率,可大大小于1p,m一.它的不足之处在于它 的图案是事先经过光刻而成的,并且导电油墨是在 相连的毛细沟道中浸润流动,很难直接形成不相连 的图案花样,缺少有机电子刻蚀图案化的高速度和 灵活性. 3.2.4微接触打印法 微接触打印法是在毛细管微加工法基础上的技 术改进,不同之处表现在以下几个方面:通过微接触 印刷在弹性体上得到图案化的镀金膜,并可通过覆 盖在单分子上的自组装膜来稳固,然后通过大面积 辊接辊印刷得到批量图案化基底,然后涂上介电层, 半导体和栅极即完成加工过程卜.该技术最大的 ? 429? 前沿进展 特点就是能够快速大面积图案化,刻人薄膜层的特 征分辨率特别高(几十个纳米).微接触打印法已成 功应用于特征尺寸小于0.1m的OFET的制 备. 3.2.5印章法 印章法是一种具有大面积,高分辨,快速,工艺 简单等特点的TF11制备技术.只要将需要沉积的目 标溶液蘸在已定义好图案的印章上,然后印在基底 上,除去溶剂便得到所需特征尺寸的图案化薄膜.在 材料可溶的前提下,全有机场效应晶体管可以采用 印章法全程制备.目前采用印章法制备的源漏电极 图案的特征尺寸小于0.1Ixml8?. Sirringhaus_9一等用"反浸润法"定义源漏电极 图案的特征尺寸小于5m. 40FET的应用 4.1大规模集成电路 在迅猛增长的微电子低端应用市场(如身份 证,电子标签和智能卡等),有机集成电路已部分取 代非晶硅集成电路.Druryl9等制备出一个由326 个聚亚乙烯基噻吩P一沟道OFET组成的全聚合物 并成功地制造了整流器,2一输人端的与非 集成电路, 门栅极和七段环振荡器.贝尔实验室用864个 OFET制备了大规模集成互补CMOS电路,n一沟道 半导体为氟酞菁铜,P一沟道半导体为聚_《5噻吩, 基本的电路块由反相器和传输门组成,经过检测的 最大电路是带有24个输出缓冲的48段位移寄存 器,沟道宽度为7.5p,m的振荡器振荡频率高达10 kHz,这是目前所报道的基于有机半导体的环形振 荡器的最高频率.在数字电路中,晶体管参数的变化 对最小能量耗散和电路性能的稳定性是至关重要 的,这可以通过由P型和n型晶体管结合的互补逻 辑来达到这些要求.因此制备高效,稳定P,n结型 互补逻辑OFET是实现有机晶体管在大规模集成电 路应用的关键. 4.2有源驱动显示 高速度,高能量放大和性能稳定的OFET在全 有机有源驱动显示中是必不可少的.目前一些有机 半导体的工作性能已经达到了非晶硅的水平,理论 上它们应该能驱动低功耗器件,如有机发光二极管, 液晶显示器等.然而这些显示器要求在显示速率上 保持稳定,对器件稳定性有严格的要求.目前已有聚 合物分布液晶显示器和电子油墨显示器使用 OFET作为每个显示象素开关.也有报道使用OFET ? 430? 驱动单个象素的有机发光二极管.有关OFET在 有源驱动显示方面的应用已有综述报道. 4.3传感器 OFET应用于气体检测已屡有报道m.OF— ET气体传感器由化学选择感应层和物理转换器两 部分构成,其中作为化学选择感应层的有机半导体 是传感器的核心.有机半导体直接与气体分子进行 选择性的反应,通过对晶体管电流一电压特性参数 变化来对气体进行定性和定量分析.OFET还可以 检测溶液中的离子,利用离子浓度的变化引起溶液 与晶体管栅极电势差的变化来检测.场效应晶体管 还用于生物检测,如酶,抗体,细胞器官,细胞和受体 等在生物传感器中作为敏感探针,得到间断或连续 的特征电信号??'J. 4.4有机激光 利用并四苯单晶?场效应晶体管的双极性特 点在并四苯单晶两侧各构建一个场效应晶体管来实 现电子和空穴双注人,这不同于传统的用单泵来激 发活性材料.单晶边缘充当反射镜形成一个Fabry— Perot共振腔,当注人电流超过一个临界值时,发射 光谱宽度由120~eV下降到1eV,最终实现激光发 射.其关键技术是利用OFET实现高强度载流子掺 杂,高载流子迁移率和平衡电荷载流子注人由栅极 电压控制.与非晶有机材料相比,高质量有机单晶大 大减少了电荷诱导吸收,提高了发光效率. 4.5超导材料制备 在OFET栅极与源极间施加上一个电压以后, 大量的电荷载流子集中在有机半导体薄膜与介电层 的界面,通过调节栅极电压的大小,可控制该区域的 电荷密度.这种通过有机场效应掺杂来控制电荷密 度的手段可以用来研究高有序的有机材料的超导 性,并利用场效应载流子注人来实现绝缘体材料向 ?. 超导材料的转变.. 5 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 和未来的发展趋势 OFET研究可分为三个阶段:第一个阶段 (1987--1993年),现有半导体材料性能和器件工作 机理研究;第二个阶段(1993--1997年),薄膜形态 控制,载流子传输机理,新器件结构和器件的新制备 技术应用等研究;第三个阶段(1997年一),新半导 体材料开发,薄膜形态控制,单晶有机晶体管和OF— ET的集成器件研究. OFET面临的主要问题和发展趋势: 半导体材料方面,一些有机半导体迁移率和器 物理 前沿进展 件的电流开/关比与非晶Si已十分接近,但很难获 得大面积均匀膜.因而要探索具有良好工作性能和 加工性能的新材料,尤其是稳定的n一沟道有机半 导体材料.还应重视开发具有均匀成膜,没有针孔缺 陷,表面光滑,低杂质,良好的稳定性和与有机半导 体良好的界面相容性的有机介电材料,以实现全有 机OFET. OFET器件制备方面,应开发出新的成膜技术和 更为简单,成本更低的制作工艺,使OFET的各组件 都不涉及真空技术并与低成本的大面积辊接辊印刷 技术相结合的加工技术是器件制备技术的发展方向. 另外,OFET器件的可靠性,稳定性和降解机理 (器件性能降低的原因)的研究应得到高度重视. 参考文献 :1]FsumuraA,KoezukaH,AndoT.App1.Phys.Lett.,1986 49.1210 :2Hill1,RajagopalA,KahnAeta1.App1.Ph.vs.Lett.,1998 73:662 :3:ShimadaT,HamaguchiK,KomaAeta1.App1.Phys.Let 1998,72:1869 LaquindanumJ,KatzH,LovingerAJ.Am.Chem.Soc., 1998,120:664 SchonJ,KlocC,LauudiseRAeta1.App1.Phys.Left., 1998,73:3574 TesslerN,RoichmanYApp1.Phys.Lett.,2001,79:2987 AssadiA,SvenssonC,WiHanderMeta1.App1.PhysLett., 1988,53:195 BaoZ,DodabalapurA,LovingerA.App1.PhysLett., 1996,69:4108 TorsiL,TaneseM,CioffiNeta1.J.Phv. s.Chem.B,2003, 107:7589 BaoZ,DodalapurA,LovingerAApp1.Phys.Lett.,1996, 69:4108 HoofmanR,HaasM,SiebbelesLeta1.Nature,1998392: 54 HorowitzG.J.Mater.Chem.,1999,9:2021 vanMullekomH,VekemansJ,HavingaEeta1.Mater.Sci. 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