【正文】 OTS 處 理的器件漏 電 流 達 到 3 179。 A。而用 OTS 處 理的器件漏 電 流 較 小 ,由于 縱 坐 標 的 緣 故 ,小的漏 電 流 無 法直 觀 地 從圖 看到 ,但從 我 們 的 實測 值 ,漏 電 流只有 1 179。 A。所以 ,可以得出 OTS 處 理的器件漏 電 流要比 無 OTS 處 理的器件 漏 電 流小 1 個數(shù) 量 級 以上。 圖 (a)無 OTS處 理的器件 電 流 電壓輸 出特性 。 ( b) 使用 OTS處 理 的器件 電 流 電壓輸 出特性 . 5 (a)Current2voltage characteristics of a OTFTwithout OTS layer。 ( b) Current2voltagecharacteristics of a OTFT with OTS layer OTFT 的 電壓 電 流特性曲 線 存在 線 性和 飽 和 2 個 工作 區(qū) 。 飽 和 區(qū)電 流符合 IDS = (W/ 2L)μ Ci (V GV T (1) 式中 : IDS 是源漏 間 的最大 飽 和 電 流 。μ 是 場 效 應 的 載 流子 遷 移 率 。L 和 W 是 溝 道的 長 度和 寬 度 。Ci 是 絕緣層單 位面 積 的 電 容 。V G 是 柵 極 電壓 。V T 是器件的 閾 值電壓 。 實驗 中 ,W 和 L 固定 為 35μ m和 2 mm,Ci 的值 經(jīng)測 定得知 為 9. 1 nF/ cm2 ,因而 遷 移率 和 閾 值 電壓 可由 D5= [ (W/ 2L)μ Ci (V G V T) 的斜率和截距得出。 開關電 流比通常是指在某一 飽 和 區(qū) 源漏 電壓 下器件 處 于 開啟 (開態(tài) )和 關閉(關態(tài) )時 的源漏 電 流之比 ION/ IOFF 。 關態(tài)電 流 IOFF實際 上是器件的漏 電 流 ,它影 響器件的功耗 。而 飽 和 區(qū) 的 最大 電 流 IDS與器件的 場 效 應遷 移率μ成正比 ,開態(tài)電 流ION越大 ,遷 移率μ也越高 ,所以 開關電 流比越大越好。 圖 是根據(jù) 圖 數(shù) 據(jù)推 導 出的 ,從圖 (a) 可以得到 ,未 處 理器件的 開關電 流比 為 ,而 OTS 處 理的器件 開關電 流比 為 。 從圖 (b)的斜率和截距可以得到 ,OTS 處 理的器件場 效 應遷 移率 為 7 179。 c / Vs ,閾 值 電壓為 0 V。而未 處 理的器件 為 1. 5 179。 c / Vs,閾 值 電壓為 5 V。而且 ,OTS 處 理的器件漏 電 流也比 單層 SiO2 絕緣層器件要小 約 1 個數(shù) 量 級 ,見 表 41。 為 了比 較 ,在相同 條 件下制 備 了底接觸型的器件 [20,21],測試結 果表明 ,同 樣條 件下 ,頂 接觸型的器件其 載 流子 遷 移率要比底接觸型的高 1個數(shù) 量 級 以上。 對 于同一種有源 層 ,頂 接觸型器件的特性往往 比底接觸型器件更優(yōu)越 ,這 是因 為 ,頂 接觸型的注入面 積 比 底接觸型的注入面 積 大 ,引起 電 極與半 導 體 層間 的接觸 電 阻 減 小 所致。 一般 認為 ,OTFT 中 ,絕緣層 的 表面粗糙程度是衡量器件性能 ,即 載 流子 遷 移率大小的一 個 重要指 標 。 絕緣層 的表面 光 滑、平整度好 ,則絕緣 膜中的表面缺陷如 針 孔和陷阱就少 ,便于 載 流子的通 過 。反之 ,載 流子 會 被 絕緣 膜中的表面缺陷所捕 獲 ,從 而降低器件的 遷 移率。 圖 是 SiO2 和 OTS 處 理 SiO2 的 絕 緣層 表面的原子力 顯 微 鏡 (AFM) 三 維 形 貌 圖 。 從圖 可以看出 ,OTS 處 理的 SiO2 絕緣層 表面比單層 的 SiO2 絕緣層 表面的平 滑度更好 ,這 與 載 流子 遷 移率的 測 定 結 果相一致 。 圖 (a)無 OTS處 理的器件漏 電 流 。( b) 使用 OTS處 理的器件漏 電 流 Fig4. 6 (a)Leakage current of a OTFT without OTS layer。 ( b) Leakage current of a OTFT with OTS layer 圖 (a) 50 V漏極 電壓 下的 IDS對 VG 曲 線 。 ( b) 50 V漏極 電壓 下的 ( IDS 對 VG 曲 線 . 7 (a) IDS vs VG at a fixed VDS of 50 Vfor OTFT device。 ( b) ( IDS vs VG at a f ixed VDS of 50Vfor OTFT 圖 (a) SiO2 的表面 5μ m179。 5μ m AFM三 維圖 像 。 ( b) OTS處 理的 SiO2 的表面 5μ m179。 5μ m AFM三 維圖 像 (a) 5μ m179。 5μ matomic force microscopy3D image of bare SiO2 surface。 ( b) 5μ m179。 5μ matomic force microscopy3D image of OTStreated SiO2 surface 對 于 OTS 處 理的 OTFT 性能提高的原因 ,一方面 ,OTS處 理后改 變 了 絕緣層 表面 蒸 鍍 ZnPc層 的膜的生 長 性 質 ,由于可以使 SiO2 的表面 變 成更加疏水的 狀態(tài) ,降低了表面自由能 ,從 而更有利于 ZnPc 膜在基片上的吸附 [20]。另一方面 ,通 過 在源漏 電 極 Au 和 SiO2 間 引入有機、低介 電 的 OTS 薄膜起到了在真空蒸 鍍 Au 薄膜的過 程中阻 擋 了 Au 原子向 SiO2 層 的 擴 散 ,從 而改善了 絕緣 性 ,降低了 ZnPc 薄膜晶體管的漏 電 流 。OTS處 理 為絕緣層 提供了更 為 平滑的表面 ,降低了位于介面 處 的缺陷 濃 度 ,從 而優(yōu)化了薄膜的生 長 行 為 ,使介面 處 ZnPc 分子排列更 為 有序 ,進 而提高了 場 效 應遷 移率 [21] 。 結論 制作了具有 無 機有機 雙絕緣層 的 ZnPc OTFT。通 過實驗結 果可以得出 ,經(jīng)過OTS 修 飾 的 SiO2 絕緣層 ,表面光滑、平整度好 ,降低了表面自由能 ,優(yōu)化了薄膜的生 長 行 為 ,用修 飾過 的 雙絕緣層 制作的 OTFT 比未修 飾 的器件 載 流子 遷 移率提了 3. 5 倍 ,漏 電 流降低了 1 個數(shù) 量 級 ,閾 值 電壓 降低了 5 V。 電 流 開關 比 從 增大到 ,取得了不 錯 的效果 。 參考文獻 [1] Moser F H, Thomas A L. 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