新型薄膜晶体管的工艺研究

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有机薄膜晶体管作为一种新兴的TFT技术,由于具有降低半导体行业的生产成本、较低的TFT重量和提供优良的柔性显示等方面的优势,已获得广泛的研究与重视。作为OTFT关键技术之一的有机有源层的制备技术也受到深入的研究与探讨。TIPS-pentacene [6,13-bis (Triisopropysiylethynyl)Pentacene]作为一种可溶的有源层材料,由于其表现出的较高的迁移率而具有广泛的应用前景。本文主要用溶液旋涂和喷墨打印的方法来制备以TIPS-pentacene为有源层OTFT,通过分析有机薄膜晶体管的输出特性曲线、转移特性曲线和表面形貌等,探究有源层制备的各种工艺参数对其器件性能的影响。本文的研究主要包括以下部分:(1)通过研究不同浓度的TIPS-pentacene—苯甲醚溶液制备的薄膜发现当溶液浓度为20mg/ml时制得的有源层薄膜均一性良好,其输出电流也比较大。(2)通过研究比较不同的器件结构发现,采用顶接触结构的OTFT的器件性能要比底接触优良。(3)经研究发现,当在TIPS-pentacene—苯甲醚溶液中加入一定量的粘合剂葵烷后,有源层薄膜的表面形貌更好,结晶度更高,载流子的传输也更快。(4)TIPS-pentacene的退火条件对于其本身性能的影响很大。通过对不同退火温度的比较,发现当退火温度为383K时,其表现出的性能最好;通过对各种不同退火时间的比较,发现当退火时间达到10h时,有源层表面的缺陷密度和陷阱密度都已经达到较低水平,所结成的晶体比较大,有序性也好,可以认为TIPS-pentacene薄膜的最佳退火时间为10h。(5)分析并计算了在最佳工艺条件下OTFT,即采用浓度为20mg/ml并且添加了粘合剂葵烷的TIPS-pentacene—苯甲醚溶液,采用顶接触的结构,使有源层薄膜在383K的真空干燥箱中退火10小时而制得的有机薄膜晶体管,其阈值电压约为-6V,饱和区载流子迁移率约为0.0064cm2/(V·S),开关电流比约为103。
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