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本文从有机薄膜晶体管(OTFT)器件的结构设计与制备出发,对OTFT器件的相关参数进行了合理设计,制备了具有不同沟道宽长比的 OTFT器件。器件采取底栅下电极结构,以酞菁铜为有机半导体层,二氧化硅为绝缘层,钛/金双层膜为源漏电极,电极采用叉指结构。研究并分析了OTFT器件的稳定性及器件参数对器件性能的影响,并实现了OTFT器件在气体传感器方面的初步应用。 在器件的设计与工艺实现方面,重点研究了制备OTFT器件的刻蚀工艺,结果表明:物理轰击强烈的ICP干法刻蚀不适合用于刻蚀钛/金电极,而湿法刻蚀是一种比较合适的工艺,工艺条件KI:I2:H2O=4:1:40和HF:HNO3:H2O=1:1:5分别为刻蚀金和钛(关键尺寸:5微米)的相对最佳工艺条件,刻蚀后材料表面干净,关键尺寸线条清晰,横向钻蚀和误差较小,最大绝对误差0.21μm,最大相对误差是4.2%。 在OTFT器件特性研究方面,重点研究了OTFT器件的稳定性和沟道宽长比对器件性能的影响,结果表明:(a)基于酞菁铜的OTFT器件置于空气中时,在其他条件不变的情况下,载流子浓度和体电导率逐渐增大,载流子迁移率几乎不受影响,相同栅极电压下器件达到饱和状态所需的源漏极电压增大,线性区向饱和区推进。阈值电压减小,在栅极电压为0时,界面处逐渐形成导电沟道,器件从增强型向耗尽型转变。(b)基于酞菁铜的OTFT器件的沟道宽长比不是影响载流子迁移率的主要因素,在其他条件相同的情况下,阈值电压随着宽长比的增大而减小,而漏电流随着沟道宽长比的增大而增大,源漏极间电压在一定范围内开态电流也随沟道宽长比增大而增大。在此基础上,实现了OTFT器件在气体传感器方面的初步应用,测试并研究了OTFT器件对一定浓度的H2S气体的气敏特性,结果表明基于酞菁铜的OTFT器件对被测气体具有较好的响应与恢复特性。