基于凹槽基板的诱导层对OFETs薄膜生长及其性能影响的研究

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有机场效应晶体管(OFETs)具有轻便性、柔韧性等优点,在柔性显示、有机传感器等方面受到广泛的研究与应用。但是多晶薄膜OFETs器件的载流子迁移率依旧存在很大的提升空间,有源层薄膜的有序性是影响迁移率的主要因素之一,因此研究在凹槽化衬底的基础上,引入诱导层对有源层薄膜生长以及晶粒排列取向度的影响,并且分析对器件电学性能的影响。论文的主体可以分为三个部分:(1)研究了诱导层对不同凹槽宽度(4μm、6μm)下并五苯薄膜的影响,实现了基于凹槽基板的高取向度并五苯薄膜的制备。沉积诱导层后,当凹槽宽度为4μm时,并五苯晶粒的取向度由26%提升至29%,载流子迁移率由0.0104cm2/Vs增大到0.0136cm2/Vs;凹槽宽度为6μm的器件,晶粒的取向度由28%提升至33%,载流子迁移率提升了约0.0200cm2/Vs。诱导层沉积后并五苯晶粒尺寸增大、晶界间隙减少,晶粒排列取向度有所提升,从而促进了载流子的传输,提高了器件的电学性能。(2)研究了诱导层衬底温度(110℃、130℃、150℃、170℃)对并五苯薄膜生长以及器件电学性能的影响。在凹槽宽度为4μm,沉积诱导层衬底温度为150℃时,器件的载流子迁移率为0.0283cm2/Vs;当凹槽宽度为6μm,衬底温度为130℃时,其载流子迁移率达到0.0813cm2/Vs。并五苯薄膜晶界间隙减少,晶粒尺寸增大,当凹槽宽度为6μm时,达到4μm,有利于载流子的传输并提高载流子迁移率。(3)采用聚合物小分子PS对凹槽化绝缘层衬底进行表面修饰,研究修饰前后对并五苯晶粒取向度以及器件性能的影响。经过PS修饰后,当凹槽宽度为4μm,诱导层衬底温度为130℃时,载流子迁移率提升了约2.4倍,晶粒取向度提升了约4%;凹槽宽度为6μm,诱导层衬底温度为150℃时,载流子迁移率进一步增大到0.2200cm2/Vs,提升了约2.7倍,晶粒取向度提升了约5%。PS修饰层使衬底表面由亲水性转变为疏水性,表面能降低,有利于诱导层的生长,并且有利于进一步形成有序且连续的并五苯薄膜。
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