《高介電柵極有機薄膜電晶體的濕法製備及界面物理研究》是依託湖北大學，由李金華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高介電柵極有機薄膜電晶體的濕法製備及界面物理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李金華
- 依託單位：湖北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，有機薄膜電晶體(OTFT)從材料到器件設計都取得了巨大的進步。國內在高遷移率有機半導體研究方面已經達到國際水平，但製備低壓高性能的OTFT在材料與技術上都有極大的挑戰。本項目將利用高介電常數（k）有機弛豫鐵電材料P(VDF-TrFE-CFE)(k 約60)作為柵極介電層，與最新高遷移率有機半導體結合，用溶液法實現高性能低壓OTFT的製備。利用高k電介質有極性強的電偶極子，研究電介質與半導體接觸的相互作用及對電荷傳輸的影響。同時，高k電介質也可以在較低的電場下誘導高的載流子濃度，觀察在極高的載流子濃度下OTFT的電學性能。通過高k材料，弄清半導體與電介質相互作用的內在物理機理以及電荷在界面的傳輸機制，為發展與最佳化高k 材料在OTFT中的套用提供理論基礎。另外，為了得到合適的電荷傳輸界面，將發展新型、普適性的界面修飾方法，提高電荷在界面的傳輸性能，製備出更高性能的低壓OTFT。
結題摘要
有機薄膜電晶體高的操作電壓是其在套用中的巨大挑戰。高k電介質的使用可以有效降低操作電壓。然而，目前有機電晶體中能使用電介質材料比較少，介電係數普遍比較低。另一方面，高k電介質在實際使用中可能與半導體存在兼容新問題，導致器件性能降低。本項目通過研究有機薄膜電晶體通face-on、edge-on兩類薄膜結構的半導體薄膜與高k柵極電介質之間相互作用，發現face-on薄膜與高k電介質之間存在強的Fröhlich極化子作用，導致器件遷移率等電學性能下降。探索出通過低k電介質修飾半導體與高k電介質之間的界面，可以抑制這種作用，提高器件的電學性能。發現Cytop，PVA和PMMA都可以作為好的P(VDF-trFE-CTE)修飾材料，特別是發現可溶性PMMA也可以很好修飾P(VDF-trFE-CTE)與半導體之間相互作用。用P(VDF-trFE-CTE)作為柵極，ZnO作為半導體活性層，用P(VDF-trFE-CTE)界面修飾製備了操作電壓3V，遷移率達13.6 cm2/Vs，開關比高於105的低壓電晶體。採用C8BTBT為活性材料，製備出操作電壓5V，遷移率達超過3 cm2/Vs，開關比高於105的低壓電晶體。我們的研究為高k介電材料在柔性電子器件套用提供理論和實踐上的指導。
