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有机场效应晶体管的制备与其光电特性的研究

有机场效应晶体管的制备与其光电特性的研究

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作者：金日升浙江师范大学

学位级别：硕士

随着有机半导体材料制备技术的不断优化和改进,有机场效应晶体管(OFET)的性能获得了快速的提升,近几年来OFET已经逐渐被应用于有机光电探测器、电子皮肤、可穿戴电子设备、有机存储器等电子设备,可以预见OFET在其他领域也具有广泛的应... 详细信息

随着有机半导体材料制备技术的不断优化和改进,有机场效应晶体管(OFET)的性能获得了快速的提升,近几年来OFET已经逐渐被应用于有机光电探测器、电子皮肤、可穿戴电子设备、有机存储器等电子设备,可以预见OFET在其他领域也具有广泛的应用前景。然而,当前基于OFET器件功能的单一性限制了其进一步发展,因此,通过设计和合成新型有机半导体材料以及对器件结构进行优化,实现OFET的多功能集成对于拓宽有机场效应晶体管的应用领域至关重要。本论文以OFET为研究主体,对浮栅型有机场效应晶体管存储器(FGOFETM)、有机异质结光电晶体管(OHPT)的制备工艺及其光电特性展开了一系列研究。主要研究内容如下:1.制备了以纳米氧化锡锑(ATO NPs)为浮栅的FGOFETM,其器件结构为Si/Si O/ATO NPs/PS/C8-BTBT/Au。通过对ATO NPs浓度的调控,改变了ATO NPs的密度,筛选出器件性能最佳时的浓度,并在此基础上进一步探究。通过调控写入栅压的大小,实现器件的多阶存储,并利用C8-BTBT在紫外光区域的吸收,使紫外光照射成为一种独立的擦除手段来实现该存储器的擦除过程。该器件具有宽存储窗口(～85 V)、高存储开关比(～10)、长数据存储时间(>10年)和多阶存储能力等特点。2.制备了基于CsPbBr钙钛矿量子点的FGOFETM,其器件结构分别为Si/Si O/(CPB QDs/PS)/Pentacene/Au以及Si/Si O/(CPB QDs/PS)/C8-BTBT/Au。采用将量子点与聚合物共混的方式制备混合浮栅层,通过调整量子点和聚合物的混合比例,控制混合薄膜的形貌和纳米浮栅结构,从而获得最佳存储性能。通过写入栅压的调控,器件实现了多阶存储,其存储窗口与写入栅压大小近似呈线性关系,呈现出可控的多阶存储状态。同时,器件在两种结构下均可实现光致复位,对此展开了光致复位机理的详细研究。3.制备了基于非富勒烯受体ITIC/并五苯的OHPT,器件结构为Si/Si O/ITIC/Pentacene/Au。结合ITIC的宽光谱吸收特性、电荷分离效率以及并五苯较高的空穴迁移率,器件实现了365-750 nm范围内宽光谱响应。器件表现出优异的光探测性能,最大光暗电流比P值为4.7×10,光响应度R值为1.1×10A W,外量子效率EQE为2.0×10%。同时,由于持续光电导效应,ITIC/并五苯OHPTs实现了光探测与光存储特性的集成。

关键词：有机场效应晶体管纳米氧化锡锑钙钛矿量子点非富勒烯受体/并五苯光致复位

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