有机小分子薄膜导电机理及其薄膜形态、界面缺陷与晶体管器件性能的关联

有机薄膜晶体管具有制备工艺简单、成本低廉、可与柔性衬底兼容以及可在室温处理和具备大面积批量生产潜力等优点，有望被广泛应用于下一代特色电子器件和集成电路中。本研究围绕真空蒸镀有机小分子材料制备高质量薄膜晶体管，研究有机小分子在介电层表面生长动力学过程，探讨成膜形态与晶体管器件性能的内在关联。首先研究介电层表面化学状态对有机小分子成膜形核和长大的影响，结合薄膜生长参数的控制、改变和优化，澄清初始生长单层岛畴边界的形成机理，探讨岛畴边界对迁移载流子的捕获和散射作用；其次研究金属电极与有机薄膜欧姆接触以获得载流子在薄膜晶体管沟道内的本征迁移率；第三，研究高-K介电层表面并五苯小分子生长规律，澄清界面缺陷形成机制，寻找消除表面、界面缺陷的有效途径以提高和改善器件稳定性。通过对上述有机薄膜晶体管制备过程中涉及到的基础问题研究，为有机电子器件应用及其集成技术方案发展奠定基础。

有机薄膜晶体管是一类应用具有π共轭结构的有机小分子或聚合物构造的场效应晶体管，具有制备工艺简单、成本低廉、可与柔性衬底兼容以及可在室温处理和具备大面积批量生产潜力等优点，有望被广泛应用于下一代特色电子器件和集成电路中。本研究围绕真空蒸镀有机小分子材料制备高质量薄膜晶体管，研究了有机小分子在介电层表面生长动力学过程，探讨了成膜形态与晶体管器件性能的内在关联。首先研究了不同介电层表面化学状态对有机小分子成膜形核和长大的影响，结合薄膜生长参数的控制、改变和优化，澄清了初始生长单层岛畴边界的形成机理，探讨了岛畴边界对迁移载流子的迟滞影响；其次系统地研究了并五苯有机小分子薄膜的初始生长层形貌结构对有机薄膜晶体管器件电学性能的影响，提出单层薄膜二维晶粒边界模型，揭示了初始生长层晶粒大小对晶体管器件载流子迁移率及栅极偏压下阈值电压移动量的影响。同时通过理论拟合计算出有机晶体管器件结构在现有实验条件中的一些重要参数，比如：晶粒单畴中的迁移率、晶粒边界中缺陷浓度和缺陷势垒高度等。这些知识加深了对薄膜结构与器件性能之间关联的理解，为我们进一步改善并五苯薄膜晶体管器件性能提出明确的方向，为有机电子器件应用及其集成技术方案的进一步发展奠定一定基础。