【正文】 每次遇到難題，我最先做的就是向海 老師尋 求幫助，而 海 老師每次不管忙或閑，總會(huì)抽空來找我面談。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中的認(rèn)真熱情，生活上的熱心主動(dòng)，所有這些都讓我的三年充滿了感動(dòng)。 大學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的謝意。但正如比爾蓋茨所說：“人生是沒有假期的。激光 ,2022 ,20 [21]. 董茂 軍 ,陶春 蘭 ,張 旭 輝 ,等 . 聚 酰亞 胺 為柵絕緣層 的并五苯 場 效 應(yīng) 晶體管 [J ] . 光 電子178。 accepted 2 March 2022! [12]. α 和 β 晶型酞箐銅納米顆粒的光譜研究 李博 鮑超 施柏煊 川上友則 平松光夫 （ 1 ） 浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州， （ 2 ） 日本濱松光子學(xué)株式會(huì)社中央研究所，濱北 [13].酞菁 膜氣敏性 的 研 究 進(jìn) 展 丁 晶 明 李薇 王 海水席 時(shí)權(quán) 中 國 科 學(xué) 院 長 春 應(yīng) 用 化 學(xué) 研 究所 , 長 春 [14]. 四 α (2`， 2`， 4`三甲基 3`戊氧基 )酞菁鋅的合成、結(jié)構(gòu)及其光譜性質(zhì)研究 林梅金 陳耐生 王俊東 黃金陵 (福州大學(xué)功能材料研究所福州 。s Torres [11]. Electronic structure and bonding in metal phthalocyanines, Metal196。nezD?180。,* M. H. Xie, A. C. M. Ng, and K. Y. Cheung Department of Physics, UniVersity of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong W. K. Chan and Y. H. Leung Department of Chemistry, UniVersity of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong H. W. Lin and S. Gwo Department of Physics, National Tsing Hua UniVersity, Hsinchu 300, TaiwanReceiVed: May 15, 2022。 參考文獻(xiàn) [1] Moser F H, Thomas A L. Phthalocyanine Compounds. New York ： Reinhold Pub. Corp.,1963,1365 [2] Kasuga K, Tsutsui M. Some new development in the chemistry of metallophthalocyanines. 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Leakage current of a OTFT with OTS layer 圖 (a) 50 V漏極 電壓 下的 IDS對(duì) VG 曲 線 。 圖 (a)無 OTS處 理的器件漏 電 流 。 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 。 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 。 對(duì) 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(dǎo) 體 層間 的接觸 電 阻 減 小 所致。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(gè)數(shù) 量 級(jí) ,見 表 41。而未 處 理的器件 為 1. 5 179。 從圖 (b)的斜率和截距可以得到 ,OTS 處 理的器件場 效 應(yīng)遷 移率 為 7 179。而 飽 和 區(qū) 的 最大 電 流 IDS與器件的 場 效 應(yīng)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(guān)電 流比越大越好。 開關(guān)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(guān)閉(關(guān)態(tài) )時(shí) 的源漏 電 流之比 ION/ IOFF 。V T 是器件的 閾 值電壓 。Ci 是 絕緣層單 位面 積 的 電 容 。μ 是 場 效 應(yīng) 的 載 流子 遷 移 率 。 ( 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(gè) 工作 區(qū) 。 圖 (a)無 OTS處 理的器件 電 流 電壓輸 出特性 。 A。 A。 將圖 橫 坐 標(biāo) 截取 VDS的 電壓 0～ 5 V 間 的一段 單獨(dú) 作 圖 ,即 將 小 電壓區(qū) 域放大 ,就得到了 圖 。 當(dāng) VDS = 50 V、 V G = 50 V 時(shí) ,沒 有修 飾 的器件漏源 電 流 為 25nA ,而有修飾 的器件最大 飽 和漏源 電 流 達(dá) 160 nA ,可 見 ,器件的 輸 出 電 流大大加 強(qiáng) 了。 圖 SiO2 單層 和 OTS/ SiO2 復(fù)合 層 的 電 流和 電壓 曲 線 Fig. Current2voltage properties of SiO2 f ilm without and with OTS modif ication 圖 是 OTFT 的 I2V 曲 線圖 。 ( b) LBmembrane schematic structure of OTS on surface of SiO2 在不同的 柵電壓 V G 下 ,源漏極 間 的 電 流 IDS隨 漏 電壓 VD變 化的曲 線稱為場 效應(yīng) 管的 輸 出特性曲 線 ,即 I2V 曲 線 。 圖 (a) OTS和 SiO2 表面的化 學(xué) 反 應(yīng)過 程 。而 隨著電場強(qiáng) 度 的 變 化 ,半 導(dǎo) 體 層 中的感 應(yīng)電 荷的密度也 隨 之 變 化 ,因而 ,源漏極 間 的 導(dǎo)電 通道的 寬 窄也就不同 ,進(jìn) 而源漏極 間 的 電 流也就不同。 柵 極加上一定 電壓 后 ,就 會(huì) 在 絕緣層 附近的半 導(dǎo) 體 層 中感 應(yīng) 出電 荷 ,在源極和漏極 間 的半 導(dǎo) 體 層 中形成 導(dǎo)電 通道 ,在一定的漏 2源 電壓 下 ,源 電極和漏 電 極 間 就有 電 流通 過 。 這 也 進(jìn) 一步 說 明了在 OTFT 中采用 雙絕緣層 的 結(jié) 構(gòu) ,可以增 強(qiáng)柵絕緣層 的 絕緣 性能 ,從 而降 低器件的漏 電 流。當(dāng) 增加 OTS 層 后 ,降低了 載流子 從絕緣層 通 過 的比率 ,增大了 絕緣層 的 電 阻。與 雙絕緣層 相比 ,單層 SiO2 薄膜的 電 阻低了 許 多。通 過 在 兩 種 絕緣層 上分 別 蒸 發(fā) Al 膜做 為電 極 層 ,然后 將 高 摻雜 的 Si 做 為 另外一 電 極 ,結(jié) 構(gòu)分 別為 Si/ SiO2 / Al 和 Si/ SiO2 / OTS/ Al ,電壓 加在 兩個(gè)電極上 ,測試 回路中的 電 流 ,從 而可以 計(jì) 算出其 電 阻的大 小。因此 ,可以 將 OTS 單 分子 層 看作 第 2 層絕緣 膜 ,從 而形成 無 機(jī)有機(jī) 雙絕緣層 。 圖 3(a)是溶液法 OTS 處 理 柵絕緣層 SiO2 的 過 程 ,可以看出 ,OTS 與 SiO2 表面的硅 羥 基反 應(yīng) 后形成具有 LB 膜 結(jié) 構(gòu)排列有 序的 單 分子 層 ,一端是 親 水的 SiOSi 鍵 ,一端是疏水的烷基 長鏈 ,見圖 (b) 所示。 圖 OTFT的 結(jié) 構(gòu) . 1 Schematic structure of the OTFTs 圖 OTFT電學(xué) 特性 測 量系 統(tǒng) Fig4. 2 Metrical system of the electric characteristics OTFTs 結(jié) 果與 討論 作 為 OTS 的重要 組 成部分 ,柵絕緣層 材料表面的好壞 對(duì) 器件性能影 響 是很大的 ,所以 OTS 處 理是 關(guān)鍵 步 驟 。 ZnPc 厚度通 過 石英晶 振 頻 率 計(jì) 得到 ,器件的 電 流 2電壓測試 系 統(tǒng) 自行搭建 ,其中 電學(xué) 特性 測 量系 統(tǒng)見圖 所示。源漏 電 極材料采用 99. 9 %以上的Au ,蒸 鍍時(shí) 用掩模板 (shadow mask ) 得到源漏 電 極。 Pa 的真空 環(huán)境下 經(jīng)過 2 次分 區(qū) 提 純 ,用真空蒸 發(fā) 法沉 積 在 絕緣層 上 ,厚度控制在 40 nm 左右 ,沉 積 速率 為 2 nm/ min ,真空度 為 6 179。蒸 鍍 有源 層 和 電 極 ,采用的 ZnPc 材料 購 于上海百 靈 威化 學(xué)試劑 公司 ,純 度 為95 %以上 ,使用前 對(duì) 材料 進(jìn) 行了 2 次分 區(qū) 升 華 提 純 。 50 ℃ ,制得的 SiO2 表面依次用丙酮、 無 水乙醇和去離子水清洗 ,然后在超 聲 中 處 理 20 min 左右 ,取出在 紅 外 燈 下烘烤 1 h 以上 ,最后用 UV 處 理 10 min 左右。在重 摻雜 的 Si 基片上用 熱 生 長 方法制 備約230 nm 厚的 SiO2 薄膜作 為無 機(jī) 絕緣層 ,SiO2 膜厚由 韓國產(chǎn) 的 ST2022DLXn 膜厚測試儀 器 測 定。因此 ,本文采用十八烷基三氯硅烷 (OTS ,C18 H37 SiCl3 ) 材料 來 修 飾 SiO2 的表面 ,從 而改善了 SiO2 絕緣層的性 質(zhì) ,使制作出的 酞 菁 鋅 (ZnPc)OTFT 性能比 較 理想。并且 ,為 了提高器件的 遷 移 率 ,需要改善 無 機(jī) 絕緣層 和有機(jī) 半 導(dǎo) 體 間 的界面使之降低 勢壘 ,便于空穴的 傳輸 。 第四章 表面修 飾 的 ZnPc薄膜晶體管性能研究 基于半 導(dǎo) 體材料的有機(jī) 場 效 應(yīng) 晶體管 (OTFT) 因其在柔性屏、大面 積顯 示和光 電應(yīng) 用上的優(yōu) 勢 而受到 關(guān) 注 ,作 為柵絕緣層 的 無 機(jī)材料 ,如 SiO2 Si3N4 和 Ta 2O5 等 ,由于優(yōu)良的 電學(xué) 特性和 穩(wěn) 定性 質(zhì) 而表 現(xiàn) 突出 ,其中采用 SiO2作 為柵絕緣層 更為 普遍。 圖 3． 3 4．硝基鋅酞菁和對(duì)苯二胺相互作用的 SEM圖 圖 34 4硝基鋅酞菁在 DMF中的紫外光譜圖 將化合物 3溶于丙酮，對(duì)少量對(duì)氨基苯甲酸，同樣將溶液滴加在經(jīng)過處理的玻璃片上測 SEM(見圖 3． 5)，然后用同樣的方法分別測化合物 3的丙酮溶液和對(duì)氨基苯甲酸的丙酮溶液的 SEM，通過對(duì)比，發(fā)現(xiàn)上圖為化合物 3和對(duì)氨基苯甲酸在丙酮中相互作用的結(jié)果。 3． 3． 1 4硝基鋅酞菁介觀微粒的制各和表征 將化合物 2溶于 DMF，再向其中加入少量對(duì)苯二胺，同樣將溶液滴加在經(jīng)過處理的玻璃片上測 SEM(見圖 3—3)，然后用同樣的方法分別測化合物 2的 DMF溶液和對(duì)苯二胺 DMF溶液的 sEM，通過對(duì)比，發(fā)現(xiàn)上圖為化合物 2和對(duì)苯二胺在 DMF中相互作用的結(jié)果。然后向反應(yīng)后的下層濾液中加入水，過濾后的固體再用酸洗至中性，且濾液無色。 圖 3—1 ZnPc(H20)的 SEM圖 圖 32 ZnPc（ H2O）的紫外光譜圖 3． 3 4硝基鋅酞菁的制備