有機光敏薄膜電晶體的存儲特性研究

《有機光敏薄膜電晶體的存儲特性研究》是依託清華大學，由董桂芳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：有機光敏薄膜電晶體的存儲特性研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：董桂芳
• 項目類別：面上項目

項目摘要

有機光敏薄膜電晶體是近年內出現的新型半導體器件，光敏存儲是其重要特性之一，它集光感測和信息存儲為一體，簡化了感應和存儲分立的傳統方法，且可製備在輕柔基底上，在現代信息技術領域有重要套用價值。目前，國際上相關研究處於起步階段，關鍵問題為：光作用下器件穩態的形成和存儲沒有共識的機理；器件關鍵參數，比如光回響度、信噪比、光電回響速度和信息保持時間不高。本項目將針對其中光敏存儲機理不完善、光回響度和信息保持時間低的問題，從三個方面開展探索研究：（1）選擇/合成兼備光敏和場效應的有機半導體材料、高介電常數絕緣材料，製備高性能光敏薄膜電晶體；（2）通過界面修飾和界面態密度分析計算，重點研究界面及界面附近光生載流子被捕獲、釋放和遷移與器件關鍵參數間的相互關係；（3）構建能控制載流子在界面附近運動的界面，達到最佳化光敏存儲特性的目的，使器件光回響度大於10 A/W、信息保持時間大於8小時。

結題摘要

有機光敏薄膜電晶體存儲器將光敏感測與信息存儲結合在一起，有利於光電器件向集成化發展，還可以集成在柔性基底上，這使得它在未來光電領域具有重要套用價值。 目前，有機光敏薄膜電晶體存儲器的研究還處於起步階段，針對其光敏存儲機理不完善、光回響度和信息保持時間低等關鍵科學問題，首先，本項目系統地研究基於並五苯和方酸為半導體層、Ta2O5、SiO2、PVP和PMMA為絕緣層的有機光敏薄膜電晶體的光敏及其存儲器體系，包括構築並研究半導體和絕緣層界面，證明缺陷態本質，探索器件光敏存儲機理；通過界面修飾、紫外臭氧處理等手段調控界面能帶和界面缺陷以調控載流子傳輸。並構築不同器件結構，調整入射光源及其入射方向以提高光敏存儲性能，並最終使得存儲時間達到50 h,並五苯器件光回響度達到3.6 A/W，方酸高度有序薄膜器件對弱紅光電回響度大於10 A/W。通過設計與OLED匹配的器件結構，成功將器件套用於調控OLED點陣顯示屏中發光亮度的均勻性，使得OLED的使用壽命延長。 其次，我們發明了柔性有機摩擦電晶體存儲器及全柔性可穿戴的按壓監測系統，以機械按壓代替傳統外電壓寫入擦除，器件具有良好存儲特性（開關比達到100,000; 存儲視窗大於15 V; 存儲時間大於100,000 s）和優異的穩定性（彎折1000次以上性能基本不變，保存兩個月後性能依然穩定），該研究拓展了有機光敏薄膜電晶體存儲器的新套用領域。 此外，基於C60/m-MTDATA、C60/NPB體系，研究有機半導體異質結光電特性，發展一種利用光強分布預測光電流的方法，建立模型，指導光敏器件結構最佳化，提高光敏特性；研究鈣鈦礦器件磁滯機理，具有3位存儲特性，有望實現其在多位存儲器中的套用。