發(fā)布時間：2021-07-22 15:11

　　半導體材料和器件的問世、研究與運用從很大程度上推動了社會生產(chǎn)力的進步,也給人們的生產(chǎn)生活帶來了巨大變化。隨著科學技術的不斷發(fā)展,以半導體硅、鍺等材料制造的無機半導體器件,從生產(chǎn)、成本及產(chǎn)品等方面的劣勢逐漸顯現(xiàn)出來。在此情形下,對有機半導體材料的研究應運而生。有機半導體材料的出現(xiàn)對器件實現(xiàn)在工藝上小型化、批量化、柔性化、低成本的意義重大。其被發(fā)現(xiàn)具有光敏特性后,在世界范圍內(nèi)引起了極大的關注。有機半導體材料通過二十幾年的研究發(fā)展,當前被廣泛的運用到光電探測器中。光電探測器是一種將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的半導體器件,可用于光探測工作、光控開關及圖像傳感器等。有機場效應晶體管結(jié)構(gòu)的光電探測器,具有很好的光響應特性和電學特性,是一種新穎、潛力巨大的光電探測器件。本文就光電探測器的發(fā)展與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,原理及性能參數(shù)進行了大致的闡述;針對有機場效應晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理、材料工藝等方面進行了較為詳細的介紹;在研究實驗過程中,重點進行了下面幾方面的工作:（1）研究設計了并五苯場效應晶體管的工藝。制備頂柵底接觸結(jié)構(gòu)的有機場效應晶體管器件。實驗使用純度大于99%的并五苯（Pentacene）作為半導體有源層... 

【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光電探測

基于有機場效應晶體管的光電探測器研究-2-1.2無機光電器件與有機光電器件光電器件按照材料來分類，可分成無機光器件和有機光器件[3]。上世紀40年代后，半導體技術開始發(fā)展，各種無機光電材料不斷出現(xiàn)�，F(xiàn)在我們常見的光敏電阻，光敏三極管，光敏二極管多是由無機材料制備而成[4]。如圖1.2所示。上個世紀二十年代，德國物理學家EdgarLilienfeld首次提出了場效應晶體管的概念，但僅僅是建立在理論上。1934年，科學家OskarHeil也提出了場效應管的理論內(nèi)容。此后科學家們不斷努力希望在實驗上有所突破；1947年，約翰.巴丁，沃爾特.布拉頓和威廉.肖克利使用單晶鍺成功制備了世界上第一個場效應晶體管，實現(xiàn)了通過控制電場強度來改變半導體表面電流大小的半導體器件。三位科學家也因此獲得諾貝爾獎。1952年具有實用意義的結(jié)型場效應管(Junction-FET，JFET)被成功制造出來。經(jīng)過科學家們的不懈努力，制備了以硅和GaAs為代表的無機場效應晶體管，它們發(fā)展迅速，很快便占據(jù)了整個半導體光電子器件應用領域的大半壁江山[5]。(a)(b)(c)圖1.2傳統(tǒng)無機器件(a)光三極管；(b)光二極管；(c)光敏電阻無機半導體器件經(jīng)歷了半個多世紀的發(fā)展，技術現(xiàn)在已經(jīng)逐漸成熟，盡管無機探測器件具有：高靈敏度、遷移率高、光響應速度好和響應頻率高等諸多優(yōu)點；但是由于無機材料不能做到全波段吸收，對光敏材料的選擇也比較苛刻。而且器件制備過程多通過

基于有機場效應晶體管的光電探測器研究-4-表1.1無機/有機半導體本質(zhì)無機半導體有機半導體來源受限廣泛成本工藝復雜成本高大大簡化降低成本分子結(jié)合離子鍵，共價鍵范德華力相互結(jié)合結(jié)構(gòu)嚴格的晶格結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)多樣化范圍主要可見光范圍全波段響應工藝無法大面積制造且不能實現(xiàn)柔性器件柔性好，可以通過印刷等方式大面積制造圖1.3可穿戴設備與柔性電子產(chǎn)品1.3光電探測器的發(fā)展概述及工作原理1.3.1光電探測器的發(fā)展概述在1827年時，諾比利制成了第一個用來探測紅外線輻射的紅外探測儀[18]；1839年，亞歷山大·貝克勒爾和其父親發(fā)現(xiàn)了光伏效應[19]；1873年，英國的史密斯發(fā)現(xiàn)硒存在光電導效應，但是僅僅處于探索研究階段，未實際應用[20]。到50年代中期，性能良好的硫化鎘、硒化鎘及硫化鉛光電探測器都已投入使用。1959年，英國勞森等人制造了使用碲鎘汞晶體(HgCdTe)的紅外光探測器(Mercurytelluridedetector)[21]。60年代初，Ge、Si摻雜光電探測器研制成功。1981年，Kudo等制造出了第一個有機光電探測器，可以對特定波長的光響應[22]；在1989年，R.Forres等人將有機-無機材料結(jié)合制備了光電探測器，在Si襯底上生長一層有機材料苝四甲酸二酐薄膜[23]；1999年，Y.Yang等人報道了基于聚(噻吩并[3，4-b]吩):亞甲基富勒烯衍生物[6，6]-苯基-C61丁酸甲酯)有機層的探測器件，器件的光響應度達到0.26A/W[24]；2000年S.R.Forres等人又利用PTCBI，制備出交叉式的多層結(jié)構(gòu)的有機光電探測器[25]。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于酞菁鈀和C60的異質(zhì)結(jié)有機光敏場效應管[J]. 陳德強,姚博,呂文理,高鵬杰,彭應全.  發(fā)光學報. 2013(05)
[4]高性能P-型有機薄膜晶體管材料（OTFT）進展[J]. 陳珺.  化學工程與裝備. 2013(02)
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博士論文
[1]基于場效應晶體管結(jié)構(gòu)的多功能有機光電器件研究[D]. 李東偉.中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所) 2018
[2]小分子近紅外光敏有機場效應管研究[D]. 李堯.蘭州大學 2016
[3]有機/納米復合物場效應光電探測器研究[D]. 張麗.北京理工大學 2015
[4]基于場效應晶體管結(jié)構(gòu)的納米復合薄膜光電探測器研究[D]. 楊丹.北京理工大學 2015
[5]高性能小分子有機光敏場效應管研究[D]. 姚博.蘭州大學 2014
[6]有機半導體光電器件研究[D]. 蔡婉珠.華南理工大學 2012
[7]并五苯性質(zhì)的研究及其場效應晶體管的研制[D]. 陶春蘭.蘭州大學 2009

碩士論文
[1]有機單晶光電探測器的構(gòu)筑及其高性能集成器件的研究[D]. 黃立明.蘇州大學 2018
[2]基于并五苯的有機薄膜晶體管電極注入效應研究[D]. 姜芳.燕山大學 2018
[3]噻吩—異靛藍聚合物/無機納米基光電探測器及器件研究[D]. 霍澤娟.蘭州交通大學 2017
[4]烷烴修飾的單晶表面的并五苯的生長研究[D]. 楊紅艷.蘇州大學 2017
[5]基于并五苯的有機光敏場效應晶體管的性能研究[D]. 陳玉成.電子科技大學 2014
[6]基于酞菁鉛有機光敏場效應管的研究[D]. 高鵬杰.蘭州大學 2013
[7]有機薄膜晶體管傳感器的制備及特性研究[D]. 張霖.電子科技大學 2013
[8]基于并五苯的光敏場效應晶體管的研究[D]. 施園.北京交通大學 2009
[9]垂直構(gòu)型有機光敏場效應晶體管的研究[D]. 陳小川.北京交通大學 2009
[10]并五苯有機場效應晶體管的研究[D]. 董茂軍.蘭州大學 2008



本文編號：3297384