源漏电极及其缓冲层对光敏有机场效应管性能影响研究

来源 :中国计量大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuxingyu0406
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近几十年来,有机半导体材料得益于优异的光电性能,被人们广泛应用于光探测领域。光敏有机场效应管作为一种重要的光探测器,其发展速度却远不如其它种类的光敏有机器件,主要是因为稳定性及场效应迁移率等因素严重制约了这种类型器件性能的进一步提升。本文针对现有不足,对基于酞菁铜(CuPc)的光敏有机场效应管进行了优化,对比了不同源漏电极材料和栅电介质材料对器件性能的影响,以及通过优化电极缓冲层的厚度对器件的性能进行提升。本论文取得的结论如下。本文首先分别介绍了以金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)为源漏电极的光敏有机场效应管器件,并比较四种器件的性能参数。由于四种金属功函数的差异,使得在相同的光照条件下,金电极器件性能参数最优,铜电极器件的性能参数最差,金电极器件场效应迁移率是铜电极器件的23倍。紧接着,本文通过分别使用聚乙烯醇(PVA)和二氧化硅(SiO2)作为器件的栅电介质层,研究了栅电介质层材料对光敏有机场效应管的影响。实验表明,SiO2栅电介质层器件在稳定性上明显优于PVA栅电介质层器件。但是在光照条件下,当Vg=-40V,Vd=-30V时,PVA栅电介质层器件漏极电流是SiO2栅电介质层器件的10倍。本文通过在器件中制备1nm厚的MoO3作为电极缓冲层,验证了电极缓冲层的引入可以大幅度提升了器件的性能。在相同光照条件下,有电极缓冲层器件相比于无电极缓冲层器件,光响应度提升了3.7倍。为了进一步研究MoO3作为电极缓冲层对器件性能的影响,我们分别在金属银电极与有机功能层之间制备1nm40nm厚度的MoO3,对MoO3电极缓冲层的厚度进行了优化。数据表明,MoO3电极缓冲层的最优厚度为15nm。优化后,器件的载流子迁移率高达0.128cm2/Vs,阈值电压为-0.7V,光响应度为900.1mA/W,最大开关比为5.6×103。此外我们在金属铝电极与有机功能层之间制备了1nm-20nm厚度的MoO3,MoO3的最优厚度为5nm,器件的载流子迁移率提高了6.6倍,电流开关比提高了6.5倍。
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