基於低頻噪聲的有機場效應電晶體可靠性研究

《基於低頻噪聲的有機場效應電晶體可靠性研究》是依託湖南大學，由鄧林峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於低頻噪聲的有機場效應電晶體可靠性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄧林峰
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

OFET在柔性顯示等領域前景廣闊，但可靠性問題是制約其規模套用的重要瓶頸。有機器件的優勢在於低頻領域，低頻噪聲在套用中難以忽視。OFET的載流子輸運機理還未被完全認識。器件的低頻噪聲與可靠性、載流子輸運、界面陷阱密切相關，影響器件性能，也間接反映其內部信息。本項目將對OFET的1/f噪聲和RTS噪聲進行研究。研究上述低頻噪聲的機理，以及低頻噪聲與載流子輸運、界面陷阱分布和器件可靠性的內在聯繫。通過低頻噪聲研究界面附近陷阱的空間和能量分布。基於低頻噪聲研究OFET的可靠性，分析可靠性試驗前後界面附近陷阱的空間和能量分布的變化及其機理。通過低頻噪聲並輔以其它的表面、界面表征手段，從微觀上揭示閾值電壓漂移，跨導退化等問題的本質。本項目的完成將闡明OFET低頻噪聲的機理，揭示界面陷阱分布與OFET器件可靠性的內在聯繫，深化對OFET載流子輸運的理解，探索基於低頻噪聲研究有機器件可靠性問題的可行性。

結題摘要

有機場效應電晶體在柔性顯示等領域前景廣闊，但可靠性問題是制約其規模套用的重要瓶頸。有機器件的優勢在於低頻領域，低頻噪聲在套用中難以忽視。OFET的載流子輸運機理還未被完全認識。器件的低頻噪聲與可靠性、載流子輸運、界面陷阱密切相關，影響器件性能，也間接反映其內部信息。 研究工作一直圍繞著有機場效應電晶體的製備工藝，低頻噪聲的探測與分析，以及器件可靠性這一研究目標進行逐步地展開。成功製備出了以分別以鉿基氧化物、SiO2為柵介質，並五苯或P3HT為半導體的有機場效應電晶體。通過輸出特性曲線和轉移特性曲線測試，證實上述器件表現出了良好的場效應特性。研究了抗外界干擾的電磁禁止技術，以及微弱電信號的檢測技術。成功獲得了有機場效應電晶體的噪聲功率譜，通過頻譜分析，確認該噪聲功率譜屬於低頻噪聲類的1/f噪聲。證實上述測試和分析方法可獲得有機場效應電晶體的穩定的、可重複的1/f噪聲功率譜分布。研究了偏壓應力、光照等對有機場效應電晶體的可靠性的影響。發現偏壓應力會使得器件的1/f噪聲功率譜發生漂移，間接證實了閾值電壓漂移、跨導退化、1/f噪聲功率譜漂移之間的內在聯繫，即器件內部的陷阱是導致上述三種現象的重要因素。 拓展了有機場效應電晶體的研究，考慮到二維過渡金屬硫化物場效應電晶體（transition metal dichalcogenides （TMD） FET）與有機場效應電晶體具有較高的相似性，且TMD FET與有機場效應電晶體的結合具有潛在的套用價值，我們利用有機場效應電晶體的研究經驗對TMD FET開展了研究。基於半導體器件物理，利用電荷控制方法，分別提出了TMD FET的顯式I-V模型，以及雙極型過渡金屬硫化物場效應電晶體（Ambipolar TMD FET）的緊縮型I-V特性模型。對於半導體器件特性預測分析和積體電路設計都具有價值。 本項目的完成將深化對OFET低頻噪聲的機理，揭示界面陷阱分布與OFET器件可靠性的內在聯繫，深化對OFET載流子輸運的理解，探索基於低頻噪聲研究有機器件可靠性問題的可行性。