有机静电感应晶体管工作特性的研究

论文摘要

无机半导体电子元器件已微细加工至亚微米、深亚微米,其芯片技术水准所能达到的集成度已趋向于物理极限。近几年来,有机电子元器件的研究是目前电子器件研究领域中最为火热的一块,各国关于有机器件的研究报道层出不穷,一些有机器件在实际生活中得到应用的例子也是屡见不鲜,可以预见有机器件得到广泛应用的时代已经快要到来了。有机器件有很多优越的性能,如质地柔软,造价便宜,易大面积化,轻薄等,这决定了有机器件必将打破无机器件在一些领域的垄断地位,并得到广泛应用。但有机器件也存在一些性能上的缺陷,如开关速度低、驱动电压高、处理速度低等,仍需要做进一步的改进。本文研究的有机静电感应晶体管（Organic Static Inductive Transistor:OSIT）,采用SIT的垂直结构,使用有机半导体材料——酞菁铜（Copper Phthalocyanine:CuPc）作为有源层。本文在实际制作的样品基础上,建立了晶体管模型,运用有限元法对其进行了有限元分析,采用适当的边界条件求解泊松方程,模拟了该模型在不同外置偏压和结构参数下的电势分布情况,并分析了偏压和结构参数对器件性能的影响。对实际制作的OSIT样品,进行了静态分析,在静态分析中研究了一些静态特征的主要参数,电压放大率μ与栅极电压VGS相关,而且随栅源电压VGS增加,三极管的跨导gm及电压放大率μ减小,输出阻抗rd增加。此外对OSIT的I-V特性做了着重分析,发现I-V特性与OSIT结构和偏压也有联系。本文为有机静电感应晶体管工作机理的研究提供了理论支持,为进一步优化晶体管性能提供了一个参照,也为未来OSIT的实用化做了理论和实践上的准备。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 相关领域的研究概况
• 1.2.1 有机薄膜晶体管发展趋势
• 1.2.2 静电感应晶体管的发展
• 1.3 待深入研究的问题
• 1.4 课题的来源和主要研究内容
• 第2章 晶体管基础理论
• 2.1 晶体管材料简介
• 2.1.1 半导体材料
• 2.1.2 有机半导体材料
• 2.2 金属－半导体接触
• 2.2.1 肖特基势垒的形成
• 2.2.2 欧姆接触
• 2.2.3 肖特基接触的整流理论
• 2.3 静电感应晶体管
• 2.3.1 静电感应器件原理
• 2.3.2 静电感应晶体管的结构
• 2.3.3 静电感应晶体管的基本工作原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 有机静电感应晶体管解析
• 3.1 引言
• 3.2 有机静电感应晶体管的制作
• 3.3 有限元法及其Matlab 实现
• 3.4 有机静电感应晶体管的物理模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 OSIT 各参数对沟道电势的影响
• 4.1 结构参数对OSIT 沟道电势的影响
• 4.1.1 栅极长度对沟道电势的影响
• 4.1.2 栅源距离对沟道电势的影响
• 4.1.3 沟道宽度对沟道电势的影响
• 4.1.4 沟道长度对沟道电势的影响
• 4.2 偏压参数对OSIT 沟道电势的影响
• 4.2.1 栅压改变对沟道电势的影响
• 4.2.2 漏压改变对沟道电势的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 OSIT 的静态及I-V 关系分析
• 5.1 OSIT 各静态参数测定
• 5.2 I-V 关系
• 5.2.1 OSIT 的电流-电压关系方程
• 5.2.2 OSIT 偏压参数对I-V 特性的影响
• 5.2.3 OSIT 结构参数对I-V 特性的影响
• 5.2.4 栅极电流和源-漏间电流的关系
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢