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有机场效应晶体管是什么_有机场效应晶体管介绍

本站为您提供的有机场效应晶体管是什么_有机场效应晶体管介绍,本文从基本结构、工作原理、应用研究三个方面介绍了有机场效应晶体管。

场效应晶体管(FieldEffectTransistorFET)是运用电场来操控固体资料导电功能的有源器材。因为其所具有体积小、重量轻、功耗低、热稳定性好、无二次击穿现象以及安全作业区域宽等长处,现已成为微电子职业中的重要元件之一。

现在无机场效应晶体管现已挨近小型化的天然极限,并且价格较高,在制备大表面积器材时还存在许多问题。因而,人们天然地想到运用有机资料作为FET的活性资料。自1986年报导第一个有机场效应晶体管(OFET)以来,OFET研讨得到快速开展,并获得重大突破。

有机场效应晶体管是什么—-有机场效应晶体管根本结构

传统的有机场效应晶体管的首要包含底栅和顶栅两种结构,其间底栅和顶栅结构又别离包含顶触摸和底触摸两种结构,如图1所示。

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图1典型的OFET结构

OFET一般选用栅极置底的底栅结构,即图1(a)、(b)所示的两种结构,它们别离是底栅-顶触摸结构和底栅-底触摸结构。二者最大的差异便是有机层是在镀电极之前(a顶触摸)仍是之后(b底触摸)。顶触摸结构的源、漏电极远离衬底,有机半导体层和绝缘层直接相连,在制造的过程中能够采纳对绝缘层的润饰改动半导体的成膜结构和描摹,然后进步器材的载流子迁移率。一起该结构中半导体层受栅极电场影响的面积大于源、漏电极在底部的器材结构,因而具有较高的载流子迁移率。底触摸型OFET的首要特点是有机半导体层蒸镀于源、漏电极之上,且源、漏电极在底部的器材结构能够经过光刻办法一次性制备栅极和源、漏电极,在工艺制备上能够完成简化。并且关于有机传感器来说,需求半导体层无掩盖地暴露在测验环境中,此刻运用底结构就有较大的优势。而底触摸因为半导体层与金属电极之间有较大的触摸电阻,导致载流子注入功率下降然后影响到其功能。现在这方面缺点也有改善,如运用镀上聚乙撑二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸款(PEDOT:PSS)资料的金电极能够削减与有机半导体并五苯资料之间的触摸电阻。二者之间载流子注入的阻力由0.85eV直接降到0.14eV,导致场迁移率从0.031cm2/(V·s)增加到0.218cm2/(V·s)。

图1(c),(d)为顶栅结构,即首先在衬底上制造有机半导体层,然后制造源、漏电极,随后再制造绝缘层,最终在绝缘层上面制造栅极。这两种栅极坐落最顶部的顶栅结构在文献报导中并不是许多。

图2是笔直沟道OFET结构,是以缩短沟道长度为意图的一类新式场效应晶体管。它以半导体层为沟道长度,顺次蒸镀漏-源-珊电极,经过改动栅电压来操控源、漏电极的电流改动。

有机场效应晶体管是什么_有机场效应晶体管介绍

图2笔直沟道OFET结构

这种结构的首要特点是:沟道长度由微米量级下降至纳米量级,极大的进步了器材的作业电流,下降了器材的敞开电压。这类晶体管的不足之处在于漏-源-栅极在同一竖直面内,彼此间寄生电容的存在使得零点电流发作漂移,一般经过放电处理后能够防止这种现象。

有机场效应晶体管是什么—-作业原理

有机场效应晶体管是一种根据有机半导体的有源器材,源极1导电沟道中注入电荷,漏极搜集从导电沟道中流出的电荷,栅极诱导有机半导体与绝缘层界面发生电荷构成导电沟道。整个有机场效应晶体管能够看做是一个电容器,栅极是电容器的一个极板,坐落源漏电极之间的导电沟道是电容器的另一极板,而夹在中心的栅绝缘层相当于电容器的绝缘板。例如,在底栅顶触摸有机场效应晶体管中,当栅压和源漏电压均为零的时分,器材处于封闭状况。外加必定的栅压(Vg),有机半导体层和绝缘层界面诱导发生电荷,在源漏电压为零时,电荷均匀的散布在沟道中,施加–定的源漏电压(Vsp),感应电荷参加导电。经过调理栅压的巨细改动电容器电场强度,调理导电沟道中电荷密度,改动导电沟道的宽窄然后操控电流的巨细。因而,有机场效应晶体管是一种压控型的有源器材。

有机场效应晶体管是什么_有机场效应晶体管介绍

当器材处于敞开状况时,漏电流满足下面两个方程式:

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