聚3-己基噻吩聚合物薄膜晶体管的稳定性.pdfVIP

华南理工大学学报(自然科学版) 第38卷第5期 JournalofSouthChina of VoL38No．5 UniversityTechnology 2010年5月 Science May2010 (NaturalEdition) 聚3一己基噻吩聚合物薄膜晶体管的稳定性宰 刘玉荣1 左青云1 彭俊彪2 黄美浅1 摘要：为提高聚合物薄膜晶体管的稳定性，以单晶硅为衬底，二氧化硅为栅介质层，聚 3一己基噻吩(I弓HT)薄膜为半导体活性层，金属Au为源、漏电极，制备出聚合物薄膜晶体 管(PI’FfI)，对该器件的电特性进行了表征，研究了该器件在空气环境下的稳定性，并对该 器件在空气中的不稳定性机理进行了讨论．结果表明：当器件暴露在空气中时，随着暴露 时间的增加，器件的饱和漏电流明显增大，阈值电压逐渐增加；空气中的水是影响器件特 性的主要因素；通过采用光刻胶钝化处理可以有效地改善P3HT．盯FT器件在空气中的稳 定性，并使器件的载流子迁移率提高3倍． 关键词：薄膜晶体管；聚3一己基噻吩；稳定性；钝化 中图分类号：TN321+。5 3一己基噻吩薄膜作为半导体活性层，制备出P3HT- 有机薄膜晶体管(OTFT)因其工艺简单、成本低 廉、易实现大面积等特点而在平板显示、有机集成电 P1’丌器件，对其电特性进行表征，考察器件在自然空 路、有机传感器等领域具有广阔的应用前景．近二十 气环境下的电特性变化，讨论影响P3HT．聊稳定 年来，OTYI的研究得到了广泛的关注，并取得了长性的主要因素及其机理，探索提高PBHT．P1rFT在空 足的进步¨…． 气中稳定性的有效措施． 用于制备OTFT器件的半导体层材料通常包括 1 实验部分 有机小分子和高分子聚合物，与小分子OTFF相比， 聚合物薄膜晶体管(Frr丌)因聚合物半导体薄膜具 以电阻率为0．9—1．1 有机械性能良好、热稳定性高、成膜方法简单、成本 晶外延片作衬底，首先采用标准硅平面工艺清洗硅 低、特别适合大面积成膜等特性而成为有机电子学的 片后，利用干氧热氧化法生长厚度为150am的SiO： 重要研究方向．目前，在众多门Ffr器件中，基于聚3． 薄膜作栅介质层(单位面积栅氧化层电容为23nF)， 己基噻吩聚合物薄膜晶体管(P3HT—IyI’Fr)因载流子 并除去背面的氧化层；接着采用真空镀膜技术在真 迁移率相对较高而被认为是最有前途的P1’F-I’器件．空度为2mPa的条件下在基片的背面蒸发一层铝膜 然而，由于P3HT．唧器件在空气中的稳定性较作为栅(G)接触电极；然后将P3HT固体溶于氯苯 差，目前该器件的制备及测试大都在真空环境或N： 溶液作为旋涂沉膜溶液(16g／L)，采用旋涂法沉积 保护下实现，这严重影响了它的实际应用．目前，对 一层厚度为70nm的P3HT薄膜作为半导体层；最后 于OTlZr器件在空气中的稳定性研究主要集中在基在相同真空度下蒸镀Au形成源(S)、漏(D)电极， 于小分子并五苯的OrIFT器件H司J，对于P3HT一聊该H耵器件结构剖面如图1所示．为增加器件的 器件在空气中稳定性的研究鲜见报道．据此，本研究 宽长比，利用掩膜版形成梳状源、漏电极，器件的沟 以单晶硅为衬底，热生长二氧化硅作为栅介质层，聚 收稿日期：2009．06．18 ·基金项目：广东省自然科学基金博士启动项目(8451064101000257) 作者简介：刘玉荣(1968-)，男，博士，副教授，主要从事无机／有机信息器件研究．E—mail：phlyr@seut．edu．ell 万