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研究生： 梁栢瑋
Liang, Po-Wei
論文名稱： 有機五環素場效電晶體雙載子至單載子(負型)傳導轉換機制之探討
Transformation of ambipolar to unipolar (N-type) pentacene-based organic field-effect transistors
指導教授： 郭宗枋
Guo, Tzung-Fang
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 光電科學與工程研究所
Institute of Electro-Optical Science and Engineering
論文出版年： 2010
畢業學年度： 98
語文別： 中文
論文頁數： 105
中文關鍵詞： 有機薄膜電晶體 、N型 、五環素 、缺陷和金屬/主動層介面
外文關鍵詞： Organic thin-film transistor, N-type, Pentacene, Defects and metal/active layer interface
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    • 本論文主要是研究五環素有機場效電晶體雙載子至單載子(負型)傳導轉換機制。在本實驗中觀察到雙載子有機場效電晶體的電洞流隨著時間而大幅下降，而電子流卻仍維持原大小。藉由現象變因的探討，了解到主動層和電極金屬介面是造成此轉換現象的關鍵。我們更進一步提出介面缺陷能階如何影響電洞注入，並嘗試使用缺陷幫助注入模型解釋轉換機制。此基礎研究使得對金屬與主動層介面有更進一步的認識，另外，藉由此特性，我們有能力製做出有良好特性的N-type有機場效電晶體。

    This paper focuses on the transformation that the ambipolar organic field-effect transistor gradually transforms to N-type field-effect transistor. We observed that the hole flow of the ambipolar organic field-transistor gradually decreases with time, while the electron flow remains the same value. We noticed that the metal/active layer interface is the key to the process from the discussion to the experiment variables. This research proposes that the defect states at the interface affect the injection of hole. We attempt to use a model－the defects assist injection to explain the phenomena. This fundamental study gives us a better understanding of the metal/active layer interface. Therefore, we can utilize the phenomena to optimize N-type organic field-effect transistors.

    第一章 緒論 1 1-1 有機場效電晶體的歷史 1 1-2 有機場效電晶體的特性 6 1-3 研究動機與大綱 9 1-3-1 研究動機 9 1-3-2 研究大綱 10 第二章 有機場效電晶體基礎理論 11 2-1 有機材料的特性 11 2-2 有機半導體傳導機制 15 2-2-1 能帶分析 15 2-2-2 導電機制 18 2-2-3 導電方式 20 2-3 有機場效電晶體原理 23 2-3-1 場效電晶體元件結構與工作原理 23 2-3-2 電壓-電流特性 26 2-4 有機場效電晶體之電極特性 29 2-4-1 歐姆接觸的定義 29 2-4-2 接觸電阻的來源 30 2-4-3 接觸電阻的量測 33 2-5 閘極介電層的選擇與設計 37 2-6 有機場效電晶體雙載子特性 38 2-6-1 元件特性 38 2-6-2 電壓-電流特性方程式 41 2-7 結論 42 第三章 元件製作與實驗步驟 43 3-1 元件結構介紹 43 3-2 實驗元件製作 46 3-2-1 ITO玻璃基板的閘極圖案化 46 3-2-2 閘極介電層製作 50 3-2-3 主動層-有機半導體層製作 53 3-2-4 源極及汲極之電極製作 55 3-2-5 元件量測 55 3-3 結論 58 第四章 有機場效電晶體雙載子至單載子轉換現象之探討 59 4-1 前言 59 4-2 五環素場效電晶體的基本特性 60 4-2-1 元件的結構及電性 60 4-2-2 元件電性對時間變化 62 4-3 轉換現象的實驗變因及結果分析 67 4-3-1 探討介電層/主動層和主動層/金屬介面對轉換現象之影響 67 4-3-2 探討緩衝層抑制雙載子轉換單載子元件 70 4-3-3 探討轉換現象存在電極金屬選擇普遍性 72 4-3-4 探討金屬電極氧化對轉換現象之影響 75 4-3-5 探討元件儲存溫度及退火對轉換現象之影響 76 4-3-6 探討金屬電極的蒸鍍速率對轉換現象之影響 79 4-4 結論 81 第五章 有機場效電晶體雙載子至單載子轉換機制之探討及驗證 82 5-1 前言 82 5-2 探討轉換之機制 83 5-2-1 鋁/五環素介面之阻抗分析 83 5-2-2 鋁/五環素介面載子注入之機制 87 5-3 驗證缺陷能階幫助載子注入之機制 89 5-3-1 Capacitance-Voltage Analysis 89 5-3-2 Diode Analysis 91 5-4 探討五環素與鋁的介面反應 93 5-5 結論 95 第六章 結論與研究建議 96 6-1 實驗結論 96 6-2 未來研究展望 98 參考文獻 100 自述 105

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    下載圖示 校內：2015-07-20公開
    校外：2015-07-20公開
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