有機薄膜晶體管（Organic Thin-Film Transistor,OTFT）由于其有機半導(dǎo)體（Organic Semiconductors,OSCs）功能層的強大且可控的化學(xué)敏感性以及在后端電路中晶體管的參數(shù)放大能力,在物理、生物以及化學(xué)傳感器、可穿戴電子器件等領(lǐng)域中備受人們關(guān)注,并成為現(xiàn)代有機電子應(yīng)用領(lǐng)域中的元器件與重要組成部分。其中,針對可能給人體健康安全產(chǎn)生危害的少數(shù)有毒有害氣相原子或分子檢測與分析上,基于OTFT的氣體傳感器具有敏感材料設(shè)計靈活、集成度高、信號增益大以及多參數(shù)探測等特點,在危險氣體探測和生物醫(yī)療領(lǐng)域中具有重要意義與廣闊的應(yīng)用前景。近年來,研究者主要圍繞敏感材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾、薄膜形貌調(diào)控、功能層之間的界面修飾等方面對氣體探測性能進行優(yōu)化,并利用OTFT作為信號轉(zhuǎn)換器,也作為信號放大器,實現(xiàn)多參數(shù)探測。因此,本論文從近期OTFT的應(yīng)用基礎(chǔ)角度出發(fā),結(jié)合其發(fā)展動態(tài),首先研究了OTFT器件中OSCs薄膜形貌與氣敏響應(yīng)的相互關(guān)系,優(yōu)化OSCs的結(jié)晶度與晶界密度,從而實現(xiàn)高性能、高響應(yīng)度的OTFT氣體傳感器;隨后,研究了聚合物介電層中羥基對于OTFT氣體傳感器穩(wěn)定... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

OTFT的四種基本結(jié)構(gòu)示意圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4GDSlogdVSSdI（1-3）log1iSSBCSSeNqKTq（1-4）圖1-2（b）為OTFT器件的輸出特性曲線，同一條曲線中，VDS為固定值，IDS隨VG變化而變化，表現(xiàn)為柵極電壓VG對導(dǎo)電溝道中電流的調(diào)制作用。當(dāng)柵極電壓VG大于閾值電壓VT且保持不變，VDSVG-VT時，器件工作在線性區(qū)域，溝道電流IDS隨VG線性增加；當(dāng)VDSVG-VT時，器件此時處于預(yù)夾斷狀態(tài)，漏極處的載流子剛好被耗盡，IDS趨于飽和；當(dāng)VDSVG-VT時，器件工作在飽和區(qū)域，IDS飽和，不再增大，增大的電壓大部分落在了耗盡區(qū)。公式（1-5）和（1-6）分別描述了OTFT器件工作在線性區(qū)和飽和區(qū)時，IDS與VG的關(guān)系：DSiDSGTWICVVVL（1-5）2DSGT2iWICVVL（1-6）（a）（b）圖1-2OTFT器件的工作特性曲線示意圖。(a)在固定源漏電壓下，源漏電流隨柵電壓變化的轉(zhuǎn)移特性曲線；(b)在不同柵電壓下，源漏電流隨源漏電壓變化的輸出特性曲線[23]此外，OTFT器件中源漏電極與有機半導(dǎo)體層間的接觸電阻RCW與器件的遲滯效應(yīng)也是不可忽視的器件性能的重要指標。其中，接觸電阻RCW主要由源漏電

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6得OTFT器件場效應(yīng)遷移率也從最初的10-5cm2V-1s-1數(shù)量級迅速提升到了10cm2V-1s-1，開關(guān)比數(shù)值也大幅提升到108次方數(shù)量級[31]。OTFT性能的顯著提升也為柔性顯示、射頻識別標簽（RFID）、大面積集成電路與傳感器等應(yīng)用提供了實現(xiàn)的可能性[32-35]。由于有機半導(dǎo)體的電子性能依賴于分子堆積、薄膜形態(tài)和界面特性，因此科研人員重點圍繞著有機分子材料合成、器件制備工藝、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備等方面，并將其作為一個整體考量，圖1-3所示。圖1-3有機分子設(shè)計與工藝工程在有機薄膜晶體管中的應(yīng)用[37]在有機分子設(shè)計方面，OSC作為載流子聚集與傳輸?shù)年P(guān)鍵部分，對OTFT遷移率等電學(xué)性能起著決定性作用。例如在線性并苯結(jié)構(gòu)的OSC材料中（如并五苯、并四苯等），-共軛距離、方向以及相對位移距離描述了相鄰分子間的分子軌道重疊程度，這也表明了分子設(shè)計對OSC電荷傳輸性質(zhì)的重要性。特別地，并苯核長度的選擇是經(jīng)過理論性能極限、化學(xué)穩(wěn)定性與加工難易程度綜合考量，WatanableM.等人通過光致發(fā)射率光譜法對比蒽、并四苯、并五苯以及并六苯的最高電子已占軌道（HOMO），討論了分子大小對薄膜形態(tài)強烈的依賴性以及在給定溫度下，較小的并苯具有更多的三維生長，而較大的并苯趨向于小晶粒的形成[38]。因此，為了進一步提高OSC遷移率，更多的策略包括采用用其他雜芳族環(huán)、連接較大的取代基甚至吸電子基團取代部分苯環(huán)以降低芳族性[39]。此外，有機介電材料在OTFT


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