参考有机场效应晶体管和研究

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有机场效应晶体管分类结构及工作原理-百能云芯

有机场效应晶体管分类结构及工作原理-百能云芯

有机场效应晶体管分类结构及工作原理-百能云芯
什么是有机场效应晶体管
英文全称:organic fieldeffect tran-sisbor
简称:OFET
应用:传感器,互补逻辑电路,可用于全有机主动显示,超大规模集成电路,超导材料制备等;
特点:低温加工,材料来源广,可与柔性衬底兼容,成本低;
有机场效应晶体管组成
源极source+漏极drain+栅极gate+有机半导体层+栅绝缘层
有机场效应晶体管分类
底栅页接触式+底栅底接触式+顶栅顶接触式+项栅底接触式
如下图所示
工作原理
在底栅底接触中,载流子直接从电极边缘注入导电沟道中;
在底栅顶接触中,有机半导体把源漏电极和导电沟道隔开,从电极向导电沟道注入的载流子穿过有机半导体层才能到达导电沟道中,
因增加接触电阻而导致载流子注入效率降低,
但此结构的电子元器件因电极与有机半导体接触面积大,在有机半导体层很薄时,接触电阻变得很小:
因项接触是有机半导体材料直接沉积在绝缘层上,膜质量优质,电子元器件性能比底接触好。

有机场效应晶体管结构
它像电容器
源极,漏极,有机半导体薄膜的导电沟道可看作一个极板,栅极可作一个极板;
栅源间间从VGS负电压,绝缘层附近半导体层中感应出带正电的空穴,栅极处会积祟带负电电子;
可通过调节绝缘层中电场强度即可调节源漏间电流;
源漏间加负电压VDS,即源漏间产生电流IDS,调节VGS与Vns可调节绝缘层中电场强度;随电场强度不同,感应电荷密度也不同,源漏间导电通道宽窄也不同,源漏间电流也会改变。

电力电子实验指导书功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究

电力电子实验指导书功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究

实验三功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究一.实验目的:1.熟悉MOSFET主要参数的测量方法2.掌握MOSEET对驱动电路的要求3.掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法二.实验内容1.MOSFET主要参数:开启阀值电压V GS(th),跨导g FS,导通电阻R ds输出特性I D=f(Vsd)等的测试2.驱动电路的输入,输出延时时间测试.3.电阻与电阻、电感性质载时,MOSFET开关特性测试4.有与没有反偏压时的开关过程比较5.栅-源漏电流测试三.实验设备和仪器1.MCL-07电力电子实验箱中的MOSFET与PWM波形发生器部分2.双踪示波器(自配)3.毫安表4.电流表5.电压表4、实验线路见图2—2五.实验方法1.MOSFET主要参数测试(1)开启阀值电压V GS(th)测试开启阀值电压简称开启电压,是指器件流过一定量的漏极电流时(通常取漏极电流I D=1mA)的最小栅源电压。

在主回路的“1”端与MOS 管的“25”端之间串入毫安表,测量漏极电流I D ,将主回路的“3”与“4”端分别与MOS 管的“24”与“23”相连,再在“24”与“23”端间接入电压表, 测量MOS 管的栅源电压Vgs ,并将主回路电位器RP 左旋到底,使Vgs=0。

将电位器RP 逐渐向右旋转,边旋转边监视毫安表的读数,当漏极电流I D =1mA 时的栅源电压值即为开启阀值电压V GS (th )。

读取6—7组I D 、Vgs ,其中I D =1mA 必测,填入表2—6。

(2)跨导g FS 测试双极型晶体管(GTR )通常用h FE (β)表示其增益,功率MOSFET 器件以跨导g FS表示其增益。

跨导的定义为漏极电流的小变化与相应的栅源电压小变化量之比,即g FS =△I D /△V GS 。

典型的跨导额定值是在1/2额定漏极电流和V DS =15V 下测得,受条件限制,实验中只能测到1/5额定漏极电流值。

有机场效应晶体管和研究

有机场效应晶体管和研究

有机场效应晶体管的研究摘要:有机场效应晶体管(Organic Field Effect Transistors,OFETs)是以有机半导体材料作为有源层的晶体管器件。

和传统的无机半导体器件相比,由于其可应用于生产大面积柔性设备而被人们广泛的研究,在有机发光、有机光探测器、有机太阳能电池、压力传感器、有机存储设备、柔性平板显示、电子纸等众多领域具有潜在而广泛的应用前景。

文中对OFET结构和工作原理做了简要介绍,之后重点讨论了最近几年来OFET中有机材料和绝缘体材料的发展状况,接着总结了OFET制备技术,最后对OFET发展面临问题及应用前景做了归纳和展望。

关键词:有机半导体材料;有机场效应晶体管;迁移率;绝缘体材料;柔性面板显示0引言场效应晶体管( Field Effect Transistor FET)是利用电场来控制固体材料导电性能的有源器件。

由于其所具有体积小、重量轻、功耗低、热稳定性好、无二次击穿现象以及安全工作区域宽等优点,现已成为微电子行业中的重要元件之一。

目前无机场效应晶体管已经接近小型化的自然极限,而且价格较高,在制备大表面积器件时还存在诸多问题。

因此,人们自然地想到利用有机材料作为FET的活性材料。

自1986年报道第一个有机场效应晶体管( OFET )以来,OFET研究得到快速发展,并取得重大突破。

由于OFET具有以下突出特点而受到研究人员的高度重视:材料来源广,工作电压低,可与柔性衬底兼容,适合低温加工,适合大批量生产和低成本,可溶液加工成膜等。

从使用共扼低聚物成功地制造出第一个有机场效应晶体管,到全有机全溶液加工的光电晶体管的诞生,这些突破性进展对有机半导体材料的发展无论从理论上还是工业生产上都起到了巨大的推动作用。

1器件结构、工作原理及性能评定1. 1有机场效应晶体管基本结构传统的有机场效应晶体管的主要包括底栅和顶栅两种结构,其中底栅和顶栅结构又分别包括顶接触和底接触两种结构,如图1所示。

有机场效应晶体管的数值研究

有机场效应晶体管的数值研究

1 引 言
过去的十多年来, 有机场效应晶体管得到了广泛的研究n O E S 。 F T 可望广泛应用于有机主动发光显示器件[】 m、
智能卡、 射频标识牌 、 ¨ 存储器n 、 引 传感器 等等,具有工艺简单、 成本低、并且可 以制造在柔性衬底上 ( 如塑料) 等一系列优点。 目 前,O E S的性能已经能够与 aS H非晶硅薄膜晶体管(F s ̄性能相媲美[】 FT -i : T T) M。 相比于 O E S性能的不断地迅速地改进,O E S理论研究[ 的进展要缓慢得多。诸如:有机半导体材料的 FT FT 1 删】 电导率低、O E s工作于累积情形 ( FT 使得零栅压时仍然存在一定导电性) 、迁移率依赖栅压和漏压、O E s的性能 FT
s rcrsrd - eu c e t ct nt s R I ) d l t et n. h a t a mo e ta dsr e e ma d,ai f q e yi ni a o g (F Dsa ai e c o sT e l i l d lht eci s ta or n d f i a i , p sc l r n n a yc b t h
o eaino og i i— l t n i o s a eie , sn u eia to td ee e t o OF Ts p a t n p rt f ra ct n f m- a ss r s r d u ign o n h i r t h d v m rc l h dwesu yt f cs f E ’ a mee o me h r r i p roma c , dweas ies meo t a ie l o eino OF Ts t efr n e a s n l ogv o pi ld as nd sg f E . m Ke yW o d : g i i l fet a ss r ; mo e: mmarc me o : o t a r s Ora cf de c t n e r n ios t dl eia l h t d pm l i

有机场效应晶体管

有机场效应晶体管

有机场效应晶体管
有机场效应晶体管(OECT)又称为有机金属-半导体叠层结构场效应晶
体管,它是一种新型的晶体管,利用其独特的金属-半导体叠层结构来
实现高性能的特性。

它由两个极性不同的半导体片和一个金属片构成,这三层物质的叠加使得它可以有效的运行电子信号。

有机场效应晶体管具有良好的抗干扰能力,可以有效抑制外部电磁波
对晶体管工作效果造成的干扰,大大降低噪声对电路输出信号的影响。

此外,它还具有低工作电压、低漏出电流、可调节增益带宽等优点,
这样它就可以用于微处理器、计算机系统和无线设备等多种复杂电路
的应用场合。

有机场效应晶体管的另外一个显著优势是,它耗电量低,与普通的晶
体管相比耗电量可以降低9成以上,这也是它被广泛应用的原因之一。

同时,它的封装方式也采用了更小的尺寸,可以显著减少电路板的大小,有利于减少电路外部的电磁波泄漏,也可以节省更多的空间。

总而言之,有机场效应晶体管具有高强度抗干扰、低耗电量、小封装
等特性,它有着广泛的应用前景,是推动新型电子电路的一个重要组
成部分。

它的实用性和易于使用的优势将使它能够更好的满足我们生
活中的用电需求,为未来的智能电子装置带来更多的可能性。

有机场效应晶体管OFET课件

有机场效应晶体管OFET课件
的场效应现象和器件电学性能(迁移率达到 10量1级)
• 有机场效应晶体管的制造具有大面积、低成本的优点,未来通过优化工艺条 件期望达到更高的迁移率,并向柔性器件的方向发展,可以预见有机材料在 未来不仅将超越单晶硅的迁移率,而且有机场效应晶体管将明显拓展无机晶 体管的应用范围,在射频标签、传感器、有机激光等领域都有广阔的应用前 景。
半导体层溶液相制备工艺:我们在这里采用“气流辅助快速结晶” 的方法,即通过单方向抽气加速溶液小液滴上空空气流动使得溶剂蒸发 速率加快,溶液流动状态为层流,而溶质以层状(片状)方式快速结晶。
制备顶接触电极:将生长好晶体的硅片盖上掩膜板用真空热蒸镀 60nmAu的方法制备源漏电极。
0.2 wt % Tips-PEN Anisole 显微镜图片
转移特性曲线02wttipspenanisoledevicemobility012cm140201e131e121e111e101e91e81e71e61e51e4vg00005000000000500010000150002000025000300003500040我们运用一个新的工艺气流辅助快速结晶法制备出了以层状形式生长的tipspen晶体同时制作了底栅顶接触的有机场效应晶体管并得到了良好的场效应现象和器件电学性能迁移率达到量级有机场效应晶体管的制造具有大面积低成本的优点未来通过优化工艺条件期望达到更高的迁移率并向柔性器件的方向发展可以预见有机材料在未来不仅将超越单晶硅的迁移率而且有机场效应晶体管将明显拓展无机晶体管的应用范围在射频标签传感器有机激光等领域都有广阔的应用前
有机场效应晶体管(OFET)
• 基本原理: • 主要构思:
实验
1. 器件类型:有机场效应晶体管(OFET)
2.器件结构:底栅顶接触(Bottom Gate、Top Contact)

有机场效应晶体管的研究

有机场效应晶体管的研究

og ncf l— f c rn i o OF T wi h r h rs e th sg t h pdpo e s T e ra i i d ef t a ss r( E ) t t eb i t o p c a o er i rc s . h e e t t h g p t a
f t r e eo m e t fOF T a eas e c ie . u ue d v lp n so E r lo d s r d b
K y r s o g n c s m io d c o ; E m o i y e wo d : r a i e c n u t r F T; b l i t
摘 要 : 在信 息技 术 高速发 展 的今 天 , 有 广 阔应 用前景 的 有机场 效 应 晶体 管 (rai f l— f c 具 ognci d e e t e
t nio . E / 来在 技 术上 获得 了 突飞猛进 的发展 。 文扼 要 概 述 了 OF T 的结 构 、 r str OF T) a s  ̄年 本 E 工作原
料导 电能 力 的有 源器 件 。有机 场 效 应 晶体 管 作 为 开
关、 存储 器 件 …, 渐成 为人 们 研 究 的热 点 。最 近 关 逐 于 有 机场 效 应 晶 体 管 中 的超 导 现 象 、 机 场 效 应 有
具 有 良好 的 电特性 , 因此 , 受到 了广 泛 的重 视和研 究 。
S G i XUZ e g,H O —i Z AN u jn, A i- h o ON Ln, h n Z A Su lg,H G F —u HU NG Jn z a n
( e a oaoyo u n s e c n t a Ifr t n Mii r f d c t n K y L b rtr f mie c n ea d Opi lnomai , nsy o u a i , L c o t E o

有机薄膜场效应晶体管

有机薄膜场效应晶体管

有机薄膜场效应晶体管
有机薄膜场效应晶体管(以下简称有机薄膜晶体管)作为一种新型
的晶体管,具有很多优异的性能和应用前景。

下面是有机薄膜晶体管
的相关信息和特点:
一、概述
有机薄膜晶体管采用有机材料作为载流子传输材料,其特点是具有低
成本、低功耗、柔性、透明等优点,可用于柔性可穿戴电子产品、医
疗设备、光伏等领域。

二、结构
有机薄膜晶体管一般由底部基底材料、介电层、有机半导体材料、金
属电极四部分构成。

其中有机半导体材料是电荷传输的重要组成部分,通过控制有机半导体材料的性质可实现晶体管的各种特性。

三、工作原理
有机薄膜晶体管的电荷传输是基于金属电极和有机半导体材料间的界
面现象完成的。

当外加电压到达某个阈值后,有机半导体材料内部的
电荷会被极化,并形成一个电场,此时电流开始从源极到漏极,从而
实现了晶体管的开关功能。

四、特点
有机薄膜晶体管具有很多优异的特点,以下列举几点:
1.制作简单,成本低廉;
2.柔性好,可应用到柔性电子产品中;
3.低功耗;
4.透明度高,可用于透明电子产品等领域;
5.具有良好的稳定性,寿命长。

五、应用场景
有机薄膜晶体管具有多样化的应用场景,如:
1.医疗设备中的传感器、监测器、健康手环等;
2.智能手表、穿戴设备等;
3.显示器、光伏等领域。

六、发展趋势
随着柔性电子产品的发展和在生物医学等领域的应用,有机薄膜晶体管将会迎来更广泛的应用。

同时,在电荷传递效率、稳定性、寿命等方面还需要进一步改进,才能更好地发挥其优异的性能。

有机场效应晶体管的制备及其应用

有机场效应晶体管的制备及其应用

有机场效应晶体管的制备及其应用有机场效应晶体管(OFET)是一种基于有机半导体材料的晶体管,又称有机场效应晶体管。

它具有低成本、柔性、易加工和可印刷等优点,因此受到了广泛关注。

OFET可以在很多领域应用,比如柔性电子学、生物传感和无线传感器网络。

OFET的制备方法多种多样,下面介绍几种典型方法。

1.悬浮提拉法悬浮提拉法是制备OFET的一种常见方法。

它的基本步骤是:将有机半导体材料溶解在有机溶剂中,将溶液滴到表面张力较大的水中,等待有机半导体晶体形成,然后用提拉方法将晶体提离水面并转移到衬底上。

2.激光熔覆法激光熔覆法是一种先进的OFET制备方法,它的基本原理是利用激光能量使有机半导体材料熔化并冷却形成晶体。

这种方法具有高精度、高强度和高速度的优点,可以制备出高质量的OFET。

3.滚涂法滚涂法是一种简单快速的OFET制备方法。

它的基本原理是将有机半导体材料溶解在溶剂中,然后将溶液均匀涂布在衬底上,用滚筒快速滚动使溶液均匀分布并干燥形成薄膜。

这种方法的优点是低成本、易操作、可扩展性强。

OFET有着广泛的应用前景,下面介绍几个典型应用案例。

1.柔性电子学OFET因为其柔性、低成本和可加工性能,成为柔性电子学领域的一个有潜力的技术。

OFET可以用于制备弯曲、可穿戴的电子设备,比如可弯曲的显示器、可穿戴传感器等。

2.生物传感OFET可以应用到生物传感领域中,利用其对分子的选择性或电学性质来检测生物分子。

例如,OFET可以用于检测DNA、细胞膜、药物和气体等,在生命科学研究中具有广阔的应用前景。

3.无线传感器网络OFET可以应用于无线传感器网络中,用于检测温度、湿度、压力、光线等环境参数,在智能家居、城市智能化等领域具有广泛应用前景。

总之,随着OFET材料和制备法的不断发展,它将对多个领域产生持久的影响。

OFET在低成本、柔性和可加工性方面的优势为未来可穿戴设备、生化传感和智能家居提供了一个重要的技术支持。

有机场效应晶体管及其集成电路研究进展

有机场效应晶体管及其集成电路研究进展

3
有机场效应材料
半导体材料是有机场效应晶体管的核心部分 ,
对器件的性能有着至关重要的影响. 近 20 年, 研究 人员在合成新的高性能场效应半导体材料方面以及 探索材料结构与性质关系方面做了大量工作 , 并且 已经取得了一系列有益的进展 . 目前已经报道的有 机半导体已达几百种 , 优秀的场效应材料一般有较 大的 π共轭体系 , 较强分子间作用以及合适的能级结 构, 前两者决定了载流子传输性能, 而能级结构会很 大程度上影响载流子的注入和材料在空气中的稳定 性. 根据沟道内传输的电荷载流子的性质不同, 可以 把场效应晶体管的材料分为 p 型和 n 型, 在 p 型材料 中传输的载流子是空穴, 在 n 型材料中传输的载流子 是电子. p 型材料是人们研究比较多的一类材料, 目 前已经取得很大的进展, 但是 n 型材料的发展相对滞 后, 远远跟不上 p 型材料的发展, 为目前场效应晶体 管材料研究中的一个重点.
有机半导体的有机场效应晶体管的研究成为当前有 机电子学 / 分子电子学研究的一个前沿热点 . 与无机 材料相比, 有机材料在低价、 大面积、 柔性电路[1~4]中 具有很多固有的优势 . 例如 , 其成膜工艺简单 , 很容 易用旋涂和蘸涂技术进行大面积制备 , 或者沉积到 柔性衬底上 , 制备各种柔性器件和电路 . 此外 , 对于 有机半导体材料 , 人们可以通过改变分子结构很容 易地实现对器件性能的调控 , 从而可以根据器件的 应用要求来设计有机半导体材料 . 基于上述各方面 的优势, 自Tsumura等人[5]在 1986 年首次报道有机场 效应晶体管 (OFETs)以来 , 有机场效应晶体管的研究 在短短的十几年间获得了快速的发展. 目前, 已有多 种基于有机半导体材料的器件迁移率超过在液晶显 示、传感器、低端电路方面广泛应用的非晶硅薄膜器 件的迁移率

有机场效应晶体管工作原理

有机场效应晶体管工作原理

有机场效应晶体管工作原理
有机场效应晶体管(MOSFET)是常用于现代电子和数码电路的一
种半导体器件,它的工作原理是利用金属-氧化物-半导体结构来控制
电流的通断。

在MOSFET中,有一个被氧化物(通常是二氧化硅)分隔开的金属
栅极,固定在半导体表面。

当金属栅极被加入正电压时,它会在表面
形成一个强电场,这个电场会在半导体中形成一个可控制的电阻,从
而控制电荷的流动。

当有电压被加到晶体管的栅极处,栅极与晶体管的沟道之间会形
成一条导电通道,这条通道中的载流子(电荷)会受到栅极电势的控制,从而改变电阻率或导电性。

只有当栅极电压高于一个特定电位时,导
电通道开启,电子就从源极流向漏极,这个阈值电压也被称作MOSFET
的开启电压。

晶体管的强电性质和小的空间占用使得它们成为数字和模拟电子
器件中不可缺少的构件,应用极为广泛。

MOSFET器件独特的优势包括
低功耗、高速、简单的驱动电路和在尺寸缩小的同时性能持续提升的
特点。

因此,MOSFET已成为电子和计算机领域的重要元件,支持了我
们这个数字化时代中各种广泛的应用。

有机场效应晶体管的特征参数

有机场效应晶体管的特征参数

有机场效应晶体管的特征参数
有机场效应晶体管(OFET)是一种新型的半导体器件,其特征参数包括:
1. 阈值电压(Vth):OFET的阈值电压是指当控制电极(Gate)施加的电压达到一定值时,OFET开始导通的电压。

与传统晶体管相比,OFET的阈值电压相对较高。

2. 漏电流(Ioff):OFET的漏电流是指当控制电极未施加电压时,OFET的漏电流大小。

OFET的漏电流越小,其性能越好。

3. 饱和漏电流(Idss):OFET的饱和漏电流是指当控制电极的电压达到一定值时,OFET漏电流的最大值。

与传统晶体管相比,OFET 的饱和漏电流较小。

4. 转移特性曲线:OFET的转移特性曲线是指控制电极施加电压与OFET漏电流之间的关系曲线。

OFET的转移特性曲线越陡峭,其性能越好。

5. 压敏特性:OFET的压敏特性是指其在受到外部压力或形变时,漏电流发生的变化。

OFET的压敏特性越强,其应用场景越广。

- 1 -。

第5届有机场效应晶体管会议

第5届有机场效应晶体管会议

第5届有机场效应晶体管会议第5届有机场效应晶体管会议:探索先进电子技术的未来引言在当今高科技时代,我们每天都与各种电子设备和技术密不可分。

从智能手机到电脑,从家庭电器到汽车,电子技术已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

然而,在迅猛发展的电子领域中,有机场效应晶体管(OFETs)作为一种新兴技术正引起越来越多的关注。

第5届有机场效应晶体管会议将成为这一技术领域的重要里程碑。

本文将对此会议的主要议题进行评估和探讨,以了解该技术的发展前景和未来趋势。

1. 研究进展有机场效应晶体管是一种基于有机半导体材料的晶体管结构。

相对于传统的硅基场效应晶体管,有机场效应晶体管在柔性和可塑性方面具有巨大优势。

由于其低成本、低功耗和较高的可扩展性,OFETs在柔性电子学、传感器技术和可穿戴设备等领域具有广阔的应用前景。

第5届有机场效应晶体管会议将聚焦于OFETs的最新研究进展。

研究人员将分享他们在材料合成、器件结构设计和性能优化等方面的进展。

这些成果将为有机电子学领域的发展提供重要的指导和借鉴。

2. 新材料研究有机场效应晶体管的性能受到材料的选择和特性的影响。

研究人员一直在不断寻找和开发新的有机半导体材料,以提高OFETs的性能和稳定性。

有机光电材料、共轭聚合物和有机小分子是当前研究的热点。

这些材料具有高载流子迁移率、较低的能带隙和稳定的电学性能等特点。

最新的研究表明,一种名为聚合物P3HT的有机材料在OFETs中具有出色的电子输运性能。

这些新材料的研究为OFETs的性能提升和应用拓展提供了新的方向。

3. 设备结构和性能改进在OFETs的研究中,器件结构和性能的优化也是一个关键的研究领域。

改进电极材料的选择、界面工程和器件结构设计等方面可以提高晶体管的性能和稳定性。

对于晶体管的性能和可扩展性来说,源极和漏极电极的选择至关重要。

银、金和铜是常用的电极材料,但它们在制备过程中存在成本高、制备难的问题。

研究人员一直在寻找新的电极材料,如导电高分子和碳纳米材料,以降低晶体管制备的成本和复杂性。

《对有机场效应晶体管高性能介电层的研究》范文

《对有机场效应晶体管高性能介电层的研究》范文

《对有机场效应晶体管高性能介电层的研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展,有机场效应晶体管(Organic Field-Effect Transistors,OFETs)在电子设备中的应用越来越广泛。

其性能的优劣直接关系到电子设备的性能和稳定性。

其中,介电层作为OFETs的重要组成部分,其性能的优劣对晶体管的性能起着决定性的作用。

因此,对有机场效应晶体管高性能介电层的研究显得尤为重要。

二、介电层在OFETs中的作用介电层在OFETs中起着至关重要的作用。

它不仅能够提供电场环境,影响载流子的传输,还能够起到隔离作用,减少电极之间的干扰。

此外,介电层的厚度、介电常数、表面粗糙度等参数都会对OFETs的性能产生影响。

因此,研究和开发高性能的介电层材料对于提高OFETs的性能具有重要意义。

三、高性能介电层的研究现状目前,研究者们已经开发出多种高性能的介电层材料,如聚合物、无机材料等。

这些材料具有优异的绝缘性能、较高的介电常数和良好的稳定性等特点。

然而,这些材料在实际应用中仍存在一些问题,如制备工艺复杂、成本高等。

因此,开发新型的高性能介电层材料仍然是研究的热点。

四、研究内容与方法本研究主要针对有机场效应晶体管的高性能介电层进行研究。

我们首先选取了几种具有潜力的介电层材料,通过实验和理论计算,对其性能进行了评估。

然后,我们通过优化制备工艺,提高了介电层的性能。

具体来说,我们采用了原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)技术制备了高性能的介电层,并对其厚度、介电常数、表面粗糙度等参数进行了表征。

此外,我们还研究了介电层与有机半导体层之间的界面性质,以及其对OFETs性能的影响。

五、实验结果与讨论实验结果表明,采用ALD技术制备的介电层具有优异的性能。

其厚度均匀,表面粗糙度低,介电常数高。

此外,我们还发现,优化后的介电层与有机半导体层之间的界面性质得到了改善,从而提高了OFETs的性能。

有机场效应晶体管研究与应用展望

有机场效应晶体管研究与应用展望

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场效应晶体管式气敏传感器的研究和应用

场效应晶体管式气敏传感器的研究和应用

场效应晶体管式气敏传感器的研究和应用第一章气敏传感器基础知识气敏传感器是一种能够检测气体浓度变化的传感器,根据不同的工作原理可以分为电化学型、光学型、敏感气体元件型、半导体型等多种类型。

其中,场效应晶体管式气敏传感器具有灵敏度高、响应速度快、价格低等特点,具有广泛的应用前景。

第二章场效应晶体管式气敏传感器工作原理场效应晶体管式气敏传感器是一种基于半导体的传感器,其核心部件是晶体管。

当被检测气体与半导体材料接触时,会改变半导体材料的电阻率,从而改变晶体管的电流和电压,实现对气体浓度的检测。

第三章场效应晶体管式气敏传感器的制备方法常见的场效应晶体管式气敏传感器制备方法包括物理气相沉积法、溅射法、电化学沉积法等,其中以物理气相沉积法制备的场效应晶体管式气敏传感器表现最为优异。

第四章场效应晶体管式气敏传感器的应用场效应晶体管式气敏传感器可以应用于环境监测、工业自动化、生物医学等多个领域。

例如,可以应用于空气质量检测、室内有害气体检测等环境监测领域;可以应用于汽车尾气检测、燃气泄漏检测等工业自动化领域;可以应用于呼吸道疾病的诊断与治疗等生物医学领域。

第五章场效应晶体管式气敏传感器存在的问题及发展方向目前,场效应晶体管式气敏传感器依然存在一些问题,例如在实际应用中易受到湿度、温度等环境因素的干扰,同时也存在对大气压变化比较敏感的情况。

未来,需要进一步完善场效应晶体管式气敏传感器的技术,提高其对环境因素的抵抗能力、同时也需要不断优化场效应晶体管式气敏传感器的性能,以适应更加广泛的应用场景。

总之,场效应晶体管式气敏传感器作为一种新兴的气体检测技术,具有广泛的应用前景,其制备方法和应用领域也是研究的热点。

在未来的发展中,需要进一步研究和开发场效应晶体管式气敏传感器,以满足不同领域对气体检测技术的需求。

场效应晶体管 生物医学

场效应晶体管 生物医学

场效应晶体管生物医学嘿,朋友!您听说过场效应晶体管吗?这玩意儿在生物医学领域那可真是有着大作用!咱先来说说场效应晶体管是啥。

您就把它想象成一个超级灵敏的“小卫士”,能感知和传递微小的信号。

就好比您的耳朵能敏锐地捕捉到远处传来的细微声音一样,场效应晶体管能精准地检测到生物体内那些微小到让人头疼的变化。

在生物医学里,它可像是个神奇的魔法棒。

比如说在疾病诊断方面,它就大显身手啦!它能检测出人体内各种生物标志物的微小变化。

这就好比您通过观察家里宠物的异常行为,就能提前知道它是不是生病了。

场效应晶体管就能这样,在疾病还没大规模爆发之前,就悄悄给咱发出警报,让医生能早早采取措施,这难道不神奇吗?再比如说药物研发。

您想想,要是能清楚知道药物在体内的作用过程和效果,那得多棒!场效应晶体管就能帮上忙,像个细心的记录员,把药物的一举一动都给咱记录下来。

这不就好比您有个超级详细的旅行日记,清楚知道自己一路上的点点滴滴嘛!还有啊,在生物传感器方面,场效应晶体管更是表现出色。

它能实时监测生物体内的各种生理参数,比如血糖、血压等等。

这就像是您有个贴身的健康小助手,时刻关注着您的身体状况,一有风吹草动就能马上告诉您。

您看,场效应晶体管在生物医学领域的作用是不是超乎想象?它就像一把神奇的钥匙,为我们打开了探索生物奥秘和治疗疾病的新大门。

总之,场效应晶体管在生物医学领域的发展前景那是一片光明。

它不断地给我们带来惊喜和希望,让我们对战胜疾病、保持健康有了更多的信心和期待。

难道您不期待它未来能有更多更厉害的应用吗?。

场效应晶体管光谱响应与性质研究

场效应晶体管光谱响应与性质研究

场效应晶体管光谱响应与性质研究场效应晶体管(Field Effect Transistor,FET)是一种重要的半导体器件。

它可以将控制电压作用于栅极上,通过栅源电压,使漏源电流发生明显的变化。

这种电流变化是由于栅源电压引起的电场变化在半导体中形成了电子浓度分布的改变,从而导致电流发生变化。

FET的光响应研究一开始是由于他们在光电传感器,光度计,显像管,以及其它等领域的潜在应用。

因此,目前已经有很多人对FET的光响应性质展开了深入研究。

在光电传感器方面,FET的光响应被用于检测光信号。

当光照射在FET的门极栅上时,电子会被光激发,从而导致道沟上的电荷密度发生变化,这种变化又会引起漏极上电流的变化。

因此,可以使用FET光电传感器来检测光强度、波长、相位等光学特性。

在光度计上,FET光响应可以用来测量光强度,因为光强度会导致栅源电压的变化,从而影响漏源的电流。

在涉及到信噪比高、速度快的领域,FET光响应可以被用来代替光电倍增管,因为它能够达到相似的性能,同时可集成在单个芯片上。

除了应用在光学传感器上,FET的光响应还可以用于光电显像管。

光电显像管是一种夜视仪,通过光强差异来产生图像的一种装置。

FET的光响应可以用来生产控制电极信号,从而影响显像管的亮度和对比度,这使得光电显像管比普通显像管具有更高的灵敏度。

以硅为基础的FET在太阳能电池中被广泛使用。

在太阳光照下,硅会产生负电荷,从而带动一个电流。

通过在硅上制造有机分子,可以防止它们分解过程中导致的光电化学反应。

将硅作为一个半导体,能够将FET的光响应直接应用于太阳能电池中,使得太阳电池的性能得到了很大的提高。

FET光响应的研究正在不断发展,这是有益于提高当前光电器件的能力的。

在这个过程中,我们理解FET的物理原理和电性质对于真正理解FET的光性质是至关重要的。

在FET的光应用中,电子的“动力学”(即运动学)和半导体中的“光学”交互在本质上是非常复杂的,同时涉及到非常微小的电子行为数据。

有机薄膜晶体管的性能研究与优化

有机薄膜晶体管的性能研究与优化

有机薄膜晶体管的性能研究与优化有机薄膜晶体管(OFT)是一种新型的半导体材料,具有低成本、易加工、柔韧性等优点,非常适合于大面积、低功耗、可穿戴电子设备等领域。

在OFT的研究中,性能是一个非常重要的指标。

本文将详细介绍OFT的性能研究、性能优化以及未来的发展方向。

一、有机薄膜晶体管的性能研究在OFT的性能研究中,主要关注三个方面:载流子传输特性、界面特性和结构性质。

1. 载流子传输特性载流子传输特性是评价OFT电学性能的关键指标。

通过比较不同OFT材料的载流子传输特性,可以选择出性能较好的材料。

目前,研究人员主要依靠两种材料进行OFT的传输特性研究:聚合物和结晶有机材料。

其中,聚合物材料主要采用场效应管传输测量来评价其电学性能;而结晶有机材料则通过引入尺寸效应来提高其载流子传输。

2. 界面特性界面特性是影响OFT性能的另一个重要因素。

在OFT的研究中,主要关注两种界面:有机-金属界面和有机-有机界面。

针对有机-金属界面,研究人员通过表面修饰和金属电极表面覆盖薄膜等方法来改变界面的特性,以提高OFT的性能。

而对于有机-有机界面,研究人员则通过胶原纤维等有机化学物质来改善界面的质量,以增强OFT的传输性能。

3. 结构性质结构性质是OFT性能研究中的另一个关键因素。

OFT材料的结构性质对其载流子传输、界面特性等方面都有着很大影响。

目前,研究人员主要利用微观纳米结构、异构分子和有序聚集物等结构来提高OFT的传输性能。

二、有机薄膜晶体管的性能优化在OFT的性能研究基础上,可以针对其性能缺陷进行优化。

目前,主要从以下几个方面进行优化:1. 材料选择与配方设计材料的选择与配方设计对OFT的性能影响极大。

合理的材料选择和配方设计,能够显著提高OFT的载流子传输效率、电子迁移率等性能指标。

目前,一些研究机构还在不断研究新的材料体系以及更好的配方设计方案。

2. 界面的优化与控制在OFT的研究中,界面的优化和控制也是重要的优化方向。

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有机场效应晶体管的研究摘要:有机场效应晶体管(Organic Field Effect Transistors,OFETs)是以有机半导体材料作为有源层的晶体管器件。

和传统的无机半导体器件相比,由于其可应用于生产大面积柔性设备而被人们广泛的研究,在有机发光、有机光探测器、有机太阳能电池、压力传感器、有机存储设备、柔性平板显示、电子纸等众多领域具有潜在而广泛的应用前景。

文中对OFET结构和工作原理做了简要介绍,之后重点讨论了最近几年来OFET中有机材料和绝缘体材料的发展状况,接着总结了OFET制备技术,最后对OFET发展面临问题及应用前景做了归纳和展望。

关键词:有机半导体材料;有机场效应晶体管;迁移率;绝缘体材料;柔性面板显示0引言场效应晶体管( Field Effect Transistor FET)是利用电场来控制固体材料导电性能的有源器件。

由于其所具有体积小、重量轻、功耗低、热稳定性好、无二次击穿现象以及安全工作区域宽等优点,现已成为微电子行业中的重要元件之一。

目前无机场效应晶体管已经接近小型化的自然极限,而且价格较高,在制备大表面积器件时还存在诸多问题。

因此,人们自然地想到利用有机材料作为FET的活性材料。

自1986年报道第一个有机场效应晶体管( OFET )以来,OFET研究得到快速发展,并取得重大突破。

由于OFET具有以下突出特点而受到研究人员的高度重视:材料来源广,工作电压低,可与柔性衬底兼容,适合低温加工,适合大批量生产和低成本,可溶液加工成膜等。

从使用共扼低聚物成功地制造出第一个有机场效应晶体管,到全有机全溶液加工的光电晶体管的诞生,这些突破性进展对有机半导体材料的发展无论从理论上还是工业生产上都起到了巨大的推动作用。

1器件结构、工作原理及性能评定1. 1有机场效应晶体管基本结构传统的有机场效应晶体管的主要包括底栅和顶栅两种结构,其中底栅和顶栅结构又分别包括顶接触和底接触两种结构,如图1所示。

图1 典型的OFET结构OFET 一般采用栅极置底的底栅结构,即图1( a) 、( b) 所示的两种结构,它们分别是底栅-顶接触结构和底栅-底接触结构。

二者最大的区别就是有机层是在镀电极之前(a顶接触)还是之后(b底接触)。

顶接触结构的源、漏电极远离衬底,有机半导体层和绝缘层直接相连,在制作的过程中可以采取对绝缘层的修饰改变半导体的成膜结构和形貌,从而提高器件的载流子迁移率。

同时该结构中半导体层受栅极电场影响的面积大于源、漏电极在底部的器件结构,因此具有较高的载流子迁移率。

底接触型OFET的主要特点是有机半导体层蒸镀于源、漏电极之上,且源、漏电极在底部的器件结构可以通过光刻方法一次性制备栅极和源、漏电极,在工艺制备上可以实现简化。

而且对于有机传感器来说,需要半导体层无覆盖地暴露在测试环境中,此时利用底结构就有较大的优势。

而底接触由于半导体层与金属电极之间有较大的接触电阻,导致载流子注入效率降低从而影响到其性能。

目前这方面缺陷也有改进,如使用镀上聚乙撑二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸款( PEDOT:PSS)材料的金电极可以减少与有机半导体并五苯材料之间的接触电阻。

二者之间载流子注入的阻力由eV直接降到0. 14 eV,导致场迁移率从0. 031 cm2 / (V·s)增加到0. 218 cm2 / ( V·s) 。

图1 (c) , (d)为顶栅结构,即首先在衬底上制作有机半导体层,然后制作源、漏电极,随后再制作绝缘层,最后在绝缘层上面制作栅极。

这两种栅极位于最顶部的顶栅结构在文献报道中并不是很多。

图2是垂直沟道OFET结构,是以缩短沟道长度为目的的一类新型场效应晶体管。

它以半导体层为沟道长度,依次蒸镀漏-源-珊电极,通过改变栅电压来控制源、漏电极的电流变化。

图2 垂直沟道OFET结构这种结构的主要特点是:沟道长度由微米量级降低至纳米量级,极大的提高了器件的工作电流,降低了器件的开启电压。

这类晶体管的不足之处在于漏-源-栅极在同一竖直面内,彼此间寄生电容的存在使得零点电流发生漂移,一般通过放电处理后可以避免这种现象。

1. 2工作原理以P型有机场效应0体管(见图3)为例来说明OFET的工作原理。

图3 p型OFET工作原理图有机场效应晶体管在结构上类似一个电容器,源、漏电极和有机半导体薄膜的导电沟道相当于一个极板,栅极相当于另一个极板。

当在栅、源之间加上负电压从V GS后,就会在绝缘层附近的半导体层中感应出带正电的空穴,栅极处会积祟带负电的电子。

此时在源、漏电极之间再加上一个负电压V DS,就会在源漏电极之间产生电流I DS通过调节V GS和V ns可以调节绝缘层中的电场强度,而随着电场强度的不同,感应电荷的密度也不同。

因而,源、漏极之间的导电通道的宽窄也就不同,进而源、漏极之间的电流也就会改变。

由此,通过调节绝缘层中的电场强度就可以达到调节源漏极之间电流的目的。

保持V DS不变,当V GS较小时I DS很小,称为“关”态;当V GS较大时,I DS达到一个饱和值,称为“开”态。

1. 3主要性能指标对有机半导体层的要求主要有以下几个方面:第一,具有稳定的电化学特性和良好的π共扼体系,只有这样才有利于载流子的传输,获得较高迁移率;第二,本征电导率必须较低,这是为了尽可能降低器件的漏电流,从而提高器件的开关比。

此外,OFET半导体材料还应满足下列要求:单分子的最低未占分子轨道(LUMO )或最高已占分子轨道(HOMO)能级有利于电子或空穴注入;固态晶体结构应提供足够分子轨道重叠,保证电荷在相邻分子间迁移时无过高能垒。

因此,评价OFET的性能指标主要有迁移率、开—关电流比、阈值电压3个参数。

场迁移率是单位电场下电荷载流子的平均漂移速度,它反映了在不同电场下空穴或电子在半导体中的迁移能力;开—关电流比定义为在“开”状态和“关”状态时一的漏电流之比,它反映了在一定栅极电压下器件开关性能的优劣。

为了实现商业应用,OFET的迁移率一般要求达到0. O1 cm2 / ( V·s),开—关比大于10。

对于阈值电压,要求尽量低。

OFET发展至今,电压由最初的几十甚至上百伏下降到5 V甚至更低。

开关电流比由102~103提高到109,器件载流子迁移率也由最初的10-5 cm2 / (V·s)提高到了cm2/(V •s)。

器件性能通常用输出特性曲线和转移特性曲线来表征。

图4是以聚合物PDTT为半导体材料的顶结构OFET输出特性曲线(a)和转移特性曲线(b)图。

从图4 ( a)可以看出漏电流I D在V D绝对值小于20 V范围内随V D绝对值的增大而增大。

图4 (b)中,I D随着V G负电压绝对值的增大而增大。

最终计算出该器件的迁移率为2. 2x10 3 cm2 / ( V·s)。

图4顶结构OFET输出特性曲线及转移特性曲线图2有机半导体材料目前研究较多的是单极性有机场效应晶体管,根据有机半导体层材料的不同可将其分为p型材料和n型材料两大类。

p-沟道有机半导体材料p型半导体材料又称空穴型半导体材料,即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体材料,p型有机材料又分为p型高聚物、p型低聚物、p型小分子3类。

常见的p型有机半导体材料结构见图5。

图 5 典型p 型有机半导体材料化学结构p沟道高聚物高分子聚合物(如烷基取代的聚噻吩等)优势在于可使用涂膜甩膜、LB膜等方法制备。

这些制备方法优点是工艺简单、成木低廉,缺点是有机材料难于提纯且有序度较低,从而导致了高分子材料较低的迁移率。

聚噻吩( PTh)经过真空干燥后作为活性材料空穴迁移率为0. 25 cm2/ ( V·S)。

基于噻吩的聚合物,poly (3-hexylthiophene) (P3HT)被广泛的研究。

烷基可以通过头-尾(H-T)相连和头-头(H-H)相连两种方式被引入聚噻吩链。

引入烷基的聚噻吩链与基底接触展不了高度有序的自适应薄膜结构。

经H-T方式引入烷基的P3HT迁移率接近0. 2 cm2 / ( V •s),开关电流比接近106。

使用LB成膜技术的P3HT迁移率为/ ( V•s)。

Takashi Kushida等人对(P3HT)材料做了进一步的研究,他们通过旋涂的方法制成的OFET迁移率仅有1. 3x10-4cm2 / ( V·s),通过改变成膜方法,采用微接触打印技术之后,得到1. 6x10-2 cm2 /(V•s)的迁移率,比旋涂成膜方法提高了两个数量级。

性能的提高归因于微接触打印方法生成的P3HT薄膜表面高度有序,有利于载流子的横向传输。

p-沟道低聚物常见的低聚物有噻嗯齐聚物和噻吩齐聚物等,与高分子聚合物相比,低聚物用于OFET有许多优点,如可通过调整分子的结构和长度来控制载流子的传输等。

相关报道表明,星形低聚噻吩迁移率为2x10-4 cm2 / ( V•s),开关电流比达到102。

一系列星形低聚噻吩衍生物也可作为OFET材料。

如通过氯仿溶液旋涂得到薄膜,场迁移率达到(V•s),开关电流比103。

以三基化胺为中心以π共扼噻吩为分支的混合材料也被合成出来,其空穴迁移率为0. 011 cm2 / ( V•s)。

p-沟道小分子有机小分子拥有聚合物无法比拟的优点:易于提纯,减少杂质对晶体完整性的破坏,达到器件所要求的纯度;一定的平面结构大大降低了分子势垒,有利于载流子高速迁移;易形成自组装多晶膜,降低晶格缺陷,提高有效重叠;较容易得到单晶,极大地提高了场效应迁移率。

金属酞菁小分子因具有以上优点而被广泛研究,近几年取得了很大进展。

2005年Yasuda等用Ca做电极制备的CuPc(酞菁铜)FET显示出电子和空穴两种载流子传输性质。

2007年Opitz等人又提出用酞菁铜和富勒烯混合膜制备OFET的思想,并讨论了两种化合物不同的混合比率所对应的各种迁移率和阈值电压。

利用5,50-bis-( 7-dodecyl-9H-fluoren-2-yl ) -2,20-hithiophene(DDFTTF)作为活性材料制成的OTFT器件空穴迁移率为0. 11 cm2 / ( V •s),开关电流比为3. 1x106cm2 / ( V •s),具有很高的灵敏度,可用于传感器材料研究。

晶态并苯化合物的禁带宽度随着芳环数目的增加而降低,有很强的电荷注入能力,表现出很高的载流子迁移率。

载流子的传输效率随着分子的有序调整或者晶体取向的改善而提高。

并苯小分子表现出很好的性能也一直是研究的热点,尤其是并五苯材料。

2008年中科院化学所采用20 nm厚的聚乙烯基咔唑( PVK)薄膜作为缓冲层,修饰并五苯与SiO2:的界面,制备了并五苯OFETs。

结果表明,PVK缓冲层的加入明显提高了器件迁移率和开关比(迁移率约为0. 5 cm2 / ( V•s),开关比约为107;同时显著降低了器件的夹断电压(器件的夹断电压的绝对值都小于20v)。

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