有机场效应晶体管(organic fieldeffect tran-sisbor,OFET)因具有以下几个杰出特色而遭到研究人员的极大注重:资料来历广、可与柔性衬底兼容、低温加工、合适大批量出产和低成本等。它用处广泛,可用于全有机自动显现、大规模和超大规模集成电路、回忆组件、传感器、有机激光、互补逻辑电路和超导资料制备等。
有机场效应晶体管作业原理
有机场效应晶体管由三个电极即源极(source)漏(drain)极、栅极(gate)、有机半导体层和栅绝缘层组成。依据器材的结构,有机场效应晶体管能够分为四类:底栅底触摸式、顶栅顶触摸式、项栅底触摸式和底栅I页触摸式(图1)。底栅和顶栅是依据栅极的方位来区分,底栅是栅极堆积在栅绝缘层的下方,顶栅是栅极堆积在有机半导体和绝缘层上方;而顶触摸和底触摸是依据有机半导体和源漏电极的方位来区分,顶触摸是有机半导体先生长在栅绝缘层再进行源漏电极的堆积,而底触摸是有机半导体的基底是源漏电极和栅绝缘层。不同的器材结构会引起不同的载流子注入方法和器材功能,比方在底栅底触摸中,载流子能够直接从电极边际注入导电沟道中,而在底栅顶触摸中,有机半导体把源漏电极和导电沟道离隔,从电极向导电沟道注入的载流子有必要穿过有机半导体层才干抵达导电沟道中,这样很有可能会添加触摸电阻而导致载流子的注入功率下降,可是这种结构的器材因为电极与有机半导体的触摸面积相对较大,在有机半导体层很薄的情况下,触摸电阻反而变得很小:别的,因为项触摸是有机半导体资料直接堆积在绝缘层上,膜的质量也比较优质,因此器材的功能比底触摸的较好一些。可是从制造器材的工艺方面考虑,顶触摸是源漏电极堆积在有机半导体薄膜上,很可能对有机半导体引起一些负面影响,比方损坏有机半导体的结构等:另一方面,顶触摸器材尺度和集成度不能做到比底触摸的小和高,因此,顶触摸不宜进行大面积的出产,在必定程度上约束了其实践使用。
以P型有机场效应晶体管(见下图)为例来阐明OFET的作业原理。
有机场效应晶体管在结构上相似一个电容器,源、漏电极和有机半导体薄膜的导电沟道相当于一个极板,栅极相当于另一个极板。当在栅、源之间加上负电压从VGS后,就会在绝缘层邻近的半导体层中感应出带正电的空穴,栅极处会积祟带负电的电子。此刻在源、漏电极之间再加上一个负电压VDS,就会在源漏电极之间发生电流IDS经过调理VGS和Vns能够调理绝缘层中的电场强度,而跟着电场强度的不同,感应电荷的密度也不同。因此,源、漏极之间的导电通道的宽窄也就不同,从而源、漏极之间的电流也就会改动。由此,经过调理绝缘层中的电场强度就能够到达调理源漏极之间电流的意图。坚持VDS不变,当VGS较小时IDS很小,称为“关”态;当VGS较大时,IDS到达一个饱满值,称为“开”态。