研究目的
设计一种双层栅极介电结构,以平衡电容和表面极性,从而利用溶液加工技术制造低工作电压、高性能的有机场效应晶体管(OFETs)。
研究成果
CL-PVP/PVA双层介电材料具有低表面极性、低表面能、良好耐溶剂性、高电容及低漏电流等特性,可形成高质量界面,从而制备出迁移率达0.1 cm2V?1s?1且陷阱态密度低的P3HT有机场效应晶体管。该材料是溶液法制备有机及杂化钙钛矿晶体管的有力候选材料。
研究不足
该器件的开关电流比较低(1.3×10^3),可能限制实际应用。本研究以P3HT作为半导体材料,采用其他材料时结果可能有所不同。与单层介电层相比,双层结构法可能在制备工艺上引入更多复杂性。
1:实验设计与方法选择:
研究采用底部高k值PVA与顶部低k值交联PVP(CL-PVP)的双层介电结构,以结合高电容与低表面极性特性。制备方法包括旋涂、退火和热蒸镀工艺,表征技术涵盖FTIR红外光谱、接触角测量、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、电容-电压(C-V)、电容-频率(C-f)及电流密度-电压(J-V)测试。
2:样品选择与数据来源:
使用材料包括P3HT、PVA、PVP、HDA、TEA、PGMEA、甲苯和去离子水,基底为ITO导电玻璃。样品制备为单层/双层介电薄膜及有机场效应晶体管(OFET)器件。
3:实验设备与材料清单:
设备包含旋涂机、退火炉、热蒸镀仪、FTIR光谱仪、接触角测量系统、SEM、AFM、阻抗分析仪及半导体参数分析仪。材料来源明确(如P3HT来自Rieke Metals,PVA/PVP/HDA/TEA/PGMEA购自Aldrich)。
4:实验流程与操作步骤:
依次进行ITO/玻璃基底清洗、PVA层旋涂与退火、CL-PVP层旋涂与交联退火、P3HT层旋涂与退火、Au电极热蒸镀,最终完成介电性能与器件性能表征。
5:数据分析方法:
通过渐近沟道近似法从转移曲线提取迁移率、阈值电压、开关比及亚阈值摆幅;基于亚阈值摆幅计算陷阱态密度;通过AFM和接触角测量分析表面特性。
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