并五苯有机薄膜晶体管栅绝缘层性能的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文并五苯有机薄膜晶体管栅绝缘层性能的研究论文作者：李雪飞学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：王伟职称：副教授资助基金项目：河北省自然科学基金资助项目（F2012202075）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicroelectronicsandSolidStateElectronicsTHERESEARCHOFGATEINSULATINGLAYEROFPENTACENE-BASEDORGANICT

2、HINFILMTRANSISTORbyLiXuefeiSupervisor:AssociateProfessorWangWeiMarch2016ThisworksupportedbytheNaturalScienceFoundationofHebeiProvinceNo.F2012202075.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原

3、创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要目前，在有机半导体材料的研究和应用方面已取得丰硕的成果，其中有机薄膜晶体管(OTFT)因其较低的制备工艺、价格低廉、可与柔性器件兼容等

4、优点，今后有望在全有机平板显示、柔性器件、光通信等领域发挥独特作用。虽然国内外已经有了很多关于OTFT的研究，但是仍存在一些问题，如：载流子的迁移率较低、阈值电压较高以及器件工作状态不稳定等。其中，栅绝缘层薄膜的表面形貌和厚度、材料的选择、栅绝缘层/有源层界面特性等因素会对有机薄膜晶体管的性能产生较大影响，因而对栅绝缘层的研究成为近年来一个热点方向。本课题基于这样的研究背景，在优化ITO栅电极制备工艺的基础上制备了三种不同栅绝缘层，并对相应的OTFT性能做了以下几个方面的研究：首先，在ITO导电玻璃基片采用紫外厚胶光刻技术、湿法腐蚀工艺，对ITO栅电极制备工艺进行优化，研究了曝光机曝光

5、时间、显影液显影时间、刻蚀液刻蚀时间等工艺条件对ITO薄膜刻蚀形貌的影响，并且用苯磷酸对腐蚀后的ITO栅电极进行表面修饰，得到了较为优化的制备ITO栅电极工艺条件。其次，通过旋涂法制备PMMA有机栅绝缘层，研究了不同PMMA溶液浓度与成膜厚度的关系，以及不同退火条件下PMMA薄膜的表面形貌及粗糙度。经测试，当PMMA浓度为20mg/ml，退火条件为100℃、60min时，所制备的并五苯OTFT器件电学性能更好；通过电子束真空镀膜法制备高K五氧化二钽（Ta2O5）栅绝缘层，研究了不同Ta2O5厚度下的并五苯OTFT器件电学性能，经测试得到当Ta2O5薄膜厚度为160nm时器件电学性能最好

6、。最后，制备了以Ta2O5-PMMA为复合绝缘层的OTFT器件，研究了不同PMMA薄膜厚度对器件性能的影响。通过对比以单一PMMA或Ta2O5为绝缘层的OTFT器件性能，发现复合绝缘层OTFT器件性能有了很大提高。得到性能最好的复合绝缘层OTFT器件的场效应迁移率、阈值电压、开关电流比分别为0.31cm2/V·s、-3.8V和2.9×105。关键字：有机薄膜晶体管栅绝缘层场效应迁移率阈值电压Ta2O5PMMAIABSTRACTAtpresent,theworkofscientificresearchandapplicationoforganicsemiconductormaterial

7、shasbeenachievedfruitfully.Organicthin-filmtransistor(OTFT)haslotsofadvantages,suchasalowrequirementforpreparationtechnology,alowprice,andcompatibilitywithflexibletransistorandsoon.Inthefuture,itwillplayauniqueroleinthefullo