有机光敏薄膜晶体管的存储特性研究

有机光敏薄膜晶体管是近年内出现的新型半导体器件，光敏存储是其重要特性之一，它集光传感和信息存储为一体，简化了感应和存储分立的传统方法，且可制备在轻柔基底上，在现代信息技术领域有重要应用价值。目前，国际上相关研究处于起步阶段，关键问题为：光作用下器件稳态的形成和存储没有共识的机理；器件关键参数，比如光响应度、信噪比、光电响应速度和信息保持时间不高。本项目将针对其中光敏存储机理不完善、光响应度和信息保持时间低的问题，从三个方面开展探索研究：（1）选择/合成兼备光敏和场效应的有机半导体材料、高介电常数绝缘材料，制备高性能光敏薄膜晶体管；（2）通过界面修饰和界面态密度分析计算，重点研究界面及界面附近光生载流子被捕获、释放和迁移与器件关键参数间的相互关系；（3）构建能控制载流子在界面附近运动的界面，达到优化光敏存储特性的目的，使器件光响应度大于10 A/W、信息保持时间大于8小时。

有机光敏薄膜晶体管存储器将光敏传感与信息存储结合在一起，有利于光电器件向集成化发展，还可以集成在柔性基底上，这使得它在未来光电领域具有重要应用价值。. 目前，有机光敏薄膜晶体管存储器的研究还处于起步阶段，针对其光敏存储机理不完善、光响应度和信息保持时间低等关键科学问题，首先，本项目系统地研究基于并五苯和方酸为半导体层、Ta2O5、SiO2、PVP和PMMA为绝缘层的有机光敏薄膜晶体管的光敏及其存储器体系，包括构筑并研究半导体和绝缘层界面，证明缺陷态本质，探索器件光敏存储机理；通过界面修饰、紫外臭氧处理等手段调控界面能带和界面缺陷以调控载流子传输。并构筑不同器件结构，调整入射光源及其入射方向以提高光敏存储性能，并最终使得存储时间达到50 h,并五苯器件光响应度达到3.6 A/W，方酸高度有序薄膜器件对弱红光电响应度大于10 A/W。通过设计与OLED匹配的器件结构，成功将器件应用于调控OLED点阵显示屏中发光亮度的均匀性，使得OLED的使用寿命延长。. 其次，我们发明了柔性有机摩擦晶体管存储器及全柔性可穿戴的按压监测系统，以机械按压代替传统外电压写入擦除，器件具有良好存储特性（开关比达到100,000; 存储窗口大于15 V; 存储时间大于100,000 s）和优异的稳定性（弯折1000次以上性能基本不变，保存两个月后性能依然稳定），该研究拓展了有机光敏薄膜晶体管存储器的新应用领域。. 此外，基于C60/m-MTDATA、C60/NPB体系，研究有机半导体异质结光电特性，发展一种利用光强分布预测光电流的方法，建立模型，指导光敏器件结构优化，提高光敏特性；研究钙钛矿器件磁滞机理，具有3位存储特性，有望实现其在多位存储器中的应用。