超薄EuF_3电极修饰层对有机场效应晶体管性能的影响

【摘要】近年来，因柔韧性好、工艺简单、制造成本低以及可较低温度下大面积生产等特点，有机场效应晶体管（OFET）受到广泛关注。目前，OFET在性能上已取得了很大进展，但将其普遍应用于柔性显示驱动及有机集成电路等领域中还面临着诸多挑战。其中，金属电极与有机半导体间的界面接触电阻是影响器件性能的一个关键因素。研究表明，在金属电极与有源层间插入合适的修饰层能够有效的改善界面接触质量，提升OFET器件性能，因此对修饰层的研究具有重要意义。本论文首先介绍了OFET的发展过程，研究现状及面临的问题。在OFET基本工作原理的基础上，阐述了电极修饰对有机场效应晶体管性能的影响。通过选用稀土金属氟化物EuF3修饰低功函数金属Ag为源漏电极，研究其对不同类型OFET性能的影响，具体工作如下：（1）制备了以CuPc为有源层、以EuF3薄层修饰的低功函数金属Ag为源漏电极的P型有机场效应晶体管，研究了不同EuF3层厚度对器件性能的影响。同时，采用转移曲线法得到OFET的接触电阻。通过测试与分析，发现EuF3修饰层的厚度为0.6nm时，器件性能达到最优，相比于未修饰器件其接触电阻由23.65×105·cm减至3.86×105·cm，使得器件载流子迁移率由1.5×10-3cm2/V·s提高到4.65×10-3cm2/V·s。UPS测试结果表明，薄层EuF3在Ag与有机半导体CuPc间形成界面偶极势垒，引起源漏电极表面功函数增大，空穴注入势垒降低，使得Ag电极与CuPc界面的接触电阻减小，进而提升了空穴的注入效率。（2）制备了以Pentacene为有源层、以EuF3薄层修饰的低功函数金属Ag做为源漏电极的P型有机场效应晶体管。比较并分析了具有不同厚度EuF3电极修饰层的Pentacene有机场效应晶体管性能，发现EuF3修饰层的厚度为0.6nm时，器件性能达到最优，其空穴迁移率是未修饰器件的5倍。实验结果再一次验证了电极修饰层对器件性能的改善机理：EuF3薄层在Ag与有机半导体Pentacene间形成的界面偶极势垒，提升了电极表面功函数，使得Ag电极与Pentacene有源层的接触势垒减小，即空穴的注入势垒减小，迁移率增大，从而改善了器件的性能。（3）制备了以PTCDI-C13为有源层、以EuF3薄层修饰的金属Ag为源漏电极的N型有机场效应晶体管。研究了不同EuF3层厚度对器件性能的影响，发现载流子迁移率随着EuF3层厚度的增加而迅速降低，当其厚度增至0.9nm时，器件无明显场效应。实验结果表明，薄层EuF3在Ag与有机半导体PTCDI-C13间所形成的界面偶极势垒，增大了源漏电极表面功函数，升高了电子注入势垒，使得电子迁移率减小，器件阈值工作电压增大，器件性能降低。P型有机场效应晶体管通常采用高功函数的贵金属Au作为源漏电极。我们的实验结果表明，EuF3修饰层可以有效的改善较低功函数的廉价金属Ag源漏电极与P型有机半导体的界面接触质量，从而提高P型OFET器件的空穴迁移率等性能，对降低OFET的制造成本有一定的实用价值。
【作者】李红；
【导师】刘星元；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，凝聚态物理，2013，硕士
【关键词】有机场效应晶体管；修饰层；接触电阻；偶极；迁移率；功函数；

【参考文献】
[1]赵彤,王海旺,王娟,刘晨照,金闻,高建伟.提高酚醛保温板闭孔率技术的研究[A].中国绝热节能材料协会.2013年·中国绝热节能材料协会年会会议资料[C].中国绝热节能材料协会:,2013:5.
[2]杨青云.新时期文学中的“藏地书写”[D].西南大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[3]李伟.基于施工组织设计优化降低施工成本研究[D].清华大学,项目管理（专业学位）,2013,硕士.
[4]马赟.活血化瘀通络中药对糖尿病大鼠肾脏的保护作用及其对血管内皮生长因子的影响[D].河北医科大学,中西医结合临床,2013,硕士.
[5]田姣.石墨烯—聚苯胺杂化材料的可控合成及其电化学性能[D].南京理工大学,2012.
[6]韩玉杰.5A02铝合金板材磁脉冲成形流动规律研究[D].哈尔滨工业大学,材料工程,2013,硕士.
[7]丁成荣,沈俊杰,杨志香,张国富,郭欣.3-(N-乙基-N-甲氧碳酰甲基)氨基乙酰苯胺的合成[J].精细化工,2013,10:1181-1184.
[8]张学义.台湾标准动态分析[J].中国标准化.1995(03)
[9]卢强.南方电网的灾变防治体系——南方电网的SuperEMS[J].电力系统自动化,2005,24:1-2.
[10]徐茜.基于石墨烯/酚醛树脂复合材料的制备及导电性能的研究[D].华南理工大学,2014.
[11]宋丽辉.高校人事管理系统设计与实现[D].北京化工大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[12]张宝莉.早期使用糖皮质激素对手足口病病情影响的流行病学研究[D].广东药学院,流行病与卫生统计学,2013,硕士.
[13]胡冰.数据仓库技术在银行稽核业务中的应用设计[J].中国金融电脑,2004,04:16-20.
[14]梅丽芸.食品中氟喹诺酮类抗生素酶联免疫吸附分析法及苯乙醇胺A免疫亲和色谱法的研究[D].苏州大学,2014.
[15]温志军.政府在推动建筑业施工人员培训中的作用[D].重庆大学,建筑与土木工程,2003,硕士.
[16]孙持录.消费品生产企业网络营销策略初探[D].厦门大学,2001.
[17]杨亮.DC-DC开关变换器混沌现象的研究[D].天津大学,电工理论与新技术,2004,硕士.
[18]王林林.颈椎病发病的中医理论探讨及文献整理研究[D].福建中医药大学,针灸推拿学（专业学位）,2013,硕士.
[19]徐易新.论离婚诉讼中夫妻共有房屋分割[D].华中科技大学,法律,2013,硕士.
[20]李冈原,伍学东.中国世界近代史研究会2013年学术年会综述[J].世界历史,2014,06:145-146.
[21]黄鑫.我国商业银行表外业务发展模式研究[D].首都经济贸易大学,金融学,2013,硕士.
[22]张娜1,2,方志耕1,朱建军1.基于Orness测度约束的多阶段灰色局势群决策模型[J].控制与决策.
[23]张华林.浙江省中小企业的银行信贷融资风险评估及防范研究[D].浙江工业大学,2010.
[24]霍亚超.明盖结合装配式铺盖法地铁车站施工几个关键问题研究[D].北京交通大学,地下工程,2012,硕士.
[25]卢春进.计量泵流量自动化测试系统的研究[D].苏州大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[26]李鑫.武汉地区普通高校保健体育课开展状况及对策研究[D].华中师范大学,体育教学,2013,硕士.
[27]王伟奇.季铵盐壳聚糖抗肿瘤止血贴片的初步研究[D].扬州大学,外科学,2012,硕士.
[28]邢东兴.周至国家级自然保护区景观空间格局评析与规划研究[D].陕西师范大学,自然地理学,2004,硕士.
[29]李英顺,邓长辉,伦淑娴,谷军.基于遗传算法的真空感应炉PID温度控制系统[J].冶金自动化,2003,03:12-15.
[30]王会仁.胶原修饰温致水凝胶包载GDF-5转染脂肪干细胞修复大鼠椎间盘退变[D].复旦大学,外科学（专业学位）,2013,博士.
[31]记者何德功张化.攻克癌症新进展[N].新华每日电讯,2003-08-08006.
[32]张蓉.“反胜为败”和“反败为胜”情境下跳水运动员赛前行为程序的比较[D].天津体育学院,体育教育训练学,2014,硕士.
[33]吕思卓,文俊,温家良,殷威扬,吴婧.高压直流三极输电系统的建模与仿真[J].电力系统自动化,2014,08:119-124+135.
[34]薛禹胜,任先成,韦化.关于低频低压切负荷决策优化协调的评述[J].电力系统自动化,2009,09:100-107.
[35]戴志初.非中性粒细胞缺乏患者中侵袭性肺曲霉病的临床分析：单中心10年的回顾性队列研究[D].南方医科大学,内科学,2012,硕士.
[36]慈溪记者站卢萌卿孙云东赵科.慈溪大投入拉动经济稳中向好[N].宁波日报,2012-10-26A01.
[37]凌海云.基于语义网的智能搜索技术的研究与实现[D].电子科技大学,2004.
[38]莫莉,周建中,李清清,吴玮,张勇传.基于委托代理模型的发电权交易模式[J].电力系统自动化,2008,02:30-34.
[39]林翠菊.福安婚俗的现代变迁研究[D].华中师范大学,农村与区域发展,2012,硕士.
[40]王纯,肖长发,黄庆林.聚对苯二甲酰对苯二胺多孔膜的制备及表征[J].高分子材料科学与工程.
[41]杜学超.新生代农民工的社会认同与群体差异性研究调查报告[D].安徽大学,社会工作,2013,硕士.
[42]兰琼.基于DW/DM的地税发票综合业务分析决策系统的研究与实现[D].江西师范大学,2003.
[43]刘婷.美丽中国视域下的社会主义道德自觉研究[D].安徽大学,思想政治教育,2014,硕士.
[44]李文怡.拜耳iDevice项目沟通管理研究[D].北京交通大学,2013.
[45]范觅.对俄汉语教学之王维诗歌教学[D].湖南师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[46]陈强春.渣滓溪锑矿地质特征及找矿方向[J].矿业快报.2006(06)
[47]辛哲.人口老龄化下农村养老保险问题的思考[D].中南林业科技大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[48]严碧红.基于模块化的供应链成本管理研究[D].陕西科技大学,会计学,2013,硕士.
[49]陈天敏.我国地震保险制度研究[D].首都经济贸易大学,金融学,2013,硕士.
[50]韩裕璧.祛胰抵胶囊对DPN患者氧化应激状态的影响及疗效观察[D].黑龙江中医药大学,中西医结合临床（专业学位）,2014,硕士.