低电压并五苯薄膜场效应晶体管

利用全蒸镀法, 以并五苯作为有源层, 聚甲基丙烯酸甲 酯（PMMA）作为绝缘层, 制备了全有机薄膜场效应晶体管（TFT）. 测试结果表明, 器件具有较低的工作电压和较高的场效应迁移率. 对工作机理进行了探讨.     

柔性并五苯薄膜晶体管的制备及性能优化

采用了一种全新的方法,应用真空沉积技术在弹性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)绝缘层上制备了均匀致密的并五苯薄膜.实验结果显示,通过氧等离子体处理和十八烷基三氯硅烷(OTS)气相修饰PDMS绝缘层,对沉积大晶粒的并五苯薄膜进而获得高迁移率的薄膜场效应晶体管有着至关重要的作用.实验中通过优化氧等离子体处理和OTS修饰的条件,在先后经过100 s氧等离子体处理和7 h气相OTS修饰的PDMS绝缘层上,制备并五苯薄膜场效应晶体管,其最高迁移率可以达到0.58 cm²·V^-1·s^-1.后续实验中在PDMS绝缘层上尝试并成功地制备了柔性的并五苯薄膜场效应晶体管.这一实验结果拓宽了PDMS作为柔性绝缘层可以通过真空沉积技术制备薄膜器件的能力,在未来大规模柔性电子产品的制备和优化中具有巨大的应用潜力.     

栅压对有机薄膜场效应晶体管中载流子注入的影响

采用有机半导体材料酞菁铜作为有源层,聚四氟乙烯作为绝缘层,制作了两个不同结构的有机薄膜场效应晶体管,一个是底电极结构,另一个是倒置顶电极结构。文章通过对两个器件的电特性进行对比,分析出在倒置顶电极结构下栅压对有机薄膜场效应晶体管中载流子的注入有很大的帮助。     

OTS修饰的酞菁锌薄膜晶体管

制备并提纯了酞菁锌(ZnPc)有机场效应晶体管,该薄膜器件以具有大π键的ZnPc作为载流子传输有源层,以自制的热生长SiO2膜层作为晶体管的栅绝缘层,经长链两亲分子十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰以后,具有复合双绝缘层的结构.测试结果显示:以此为基础制备的器件具有良好的I-V输出特性,OTS/SiO2复合双绝缘层的器件结构能有效改进有机薄膜晶体管的性能.     

NO退火对并五苯有机薄膜晶体管特性的改善

采用N2和NO退火处理高温(1100℃)干氧氧化SiO2薄膜,并在高真空蒸发并五苯(Pentacene)有机半导体层制备了有机薄膜晶体管(OTFT).通过测量OTFT器件的输出特性、转移特性和通断比,分析N2和NO气体退火SiO2对OTFT器件性能的影响.结果表明:在NO气体中退火的器件有较好的阈值电压、亚阈斜率、通断比和较高的稳定性.     

并 五 苯 晶 体 薄 膜 的 生 长

用物理气相沉积法在水平系统中生长有机半导体并五苯晶体薄膜. 用10～30 mg的源生长出20～30 mm²大小的适合特性测量和器件 制备的晶体薄膜. 利用TEM， SEM和X光透射电镜等仪器对并五苯晶体薄膜进行了测试分析.     

磁控溅射制备AlN过渡层ZnO薄膜及其性能研究

大量研究表明ZnO薄膜已在气敏器件、表面声波器件和压敏器件等方面得到较为广泛的应用。由于Si与ZnO的晶格常数及热膨胀系数的失配度均很大,难以实现高质量ZnO薄膜的外延生长,采用中间缓冲层是一种值得研究的工艺。由于AIN的晶格结构与ZnO相同,所以可作为生长高质量ZnO薄膜的缓冲层,并改善ZnO/AlN界面结构。实验采用射频磁控溅射制备了ZnO/AlN双层膜,研究了薄膜的结构和形貌。结果表明,相比于相同工艺下制备的ZnO/Si薄膜,双层膜的生长取向依然是(002),应力减小,结晶质量更好。     

单双层石墨烯的制备及电导特性调控

石墨烯二维材料有着优异的物理、化学特性,在多个科学领域展现出广阔的应用前景.采用化学气相沉积方法在Cu-Ni合金表面制备了二维石墨烯薄膜并揭示其生长机制;研究生长时间、温度等对石墨烯覆盖度和晶格质量的影响.通过优化生长条件,成功制备了大面积单层及具有强烈层间耦合作用的AB堆叠双层石墨烯薄膜.进一步运用表面沉积技术在单层石墨烯上构建零维Au团簇和二维Au薄膜,研究其对石墨烯电导特性的影响;并结合第一性原理计算,揭示Au的形态及覆盖度影响石墨烯电导特性的规律.据此制作了石墨烯场效应晶体管器件,通过精确控制Au的覆盖度,实现石墨烯电导类型和载流子浓度的有效调控,拓展了其在微电子领域的应用.     

ZnO压电薄膜的生长与应用

本文实验研究了ZnO压电薄膜的生长与表征,运用XRD和SEM测试了磁控溅射生长的ZnO压电薄膜的C轴择优取向生长情况和晶粒质量,比较了Si、覆盖在Si基底上的Al薄膜和SixNy薄膜三种材料衬底以及退火处理对ZnO薄膜的结晶质量的影响。还开发了仍然采用Al作为底电极但用一层SixNy薄膜与ZnO层隔离的MEMS压电器件的微制造工艺,以满足生长高质量的ZnO压电薄膜并与CMOS工艺兼容的要求。     

硅基垂直腔面光发射器件的研制

为了实现与现有集成电路工艺兼容的全硅基发光器件,提出了一种新型硅基垂直腔面光发射器件结构。它采用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)方法制备的非晶硅(或非晶氮化硅)/二氧化硅交替生长的多层薄膜结构为分布式Bragg反射器(DBR),以夹在上下两个Bragg反射器之间的非晶碳化硅薄膜为中间发光层。通过设计与模拟,分析了DBR中薄膜生长顺序与层数对器件性能的影响。最后研制出光致红光发射器件和电致蓝绿光发射器件,并给出了它们的光致和电致发光谱。结果显示了在光致和电致激发下非晶碳化硅的发光和DBR对光谱的限制增强作用。     

有机小分子太阳能电池实验教学平台建设

采用真空热蒸镀方法制备有机小分子太阳能电池并测试其光电性能,使学生了解有机小分子太阳能电池的结构及制备工艺,熟悉Keithley半导体测试仪的使用方法,绘制器件的电流电压曲线,计算有机小分子太阳能电池的各项性能参数;通过对器件中每一层薄膜的制备和功能的分析,理解太阳能电池的结构和工作原理,并运用于工艺实验环节,着力提升学生的实践能力。     

有机电致发光器件的热传导特性研究

采用简化热阻模型和一维稳态有内热源的热传导方程,对有机电致发光(OLED)器件的热传导特性进行了研究.为了改善OLED器件的性能,设计并实现了一种新型结构的OLED器件.在给定OLED器件的结构、输入功率、对流换热和热物性参数等因素情况下,推导得出OLED器件运行时温度升高与输入功率,基片及各功能层薄膜的热导系数、厚度、面积等之间的关系式,建立了OLED器件内部的温度分布关系.研究结果表明,器件内的有机层和基底的传热性能是影响器件温度分布的重要因素,在功率密度为1.167×104W/m2、外界温度为300 K时,OLED器件在发光层AlQ3中可获得最高温度,其温度值比环境温度高29 K.在研发OLED器件过程中,要提高OLED器件的热稳定性,改善焦耳热效应对OLED器件性能的影响,则需要选用热物性较好的OLED有机材料,使有机层与导热性能良好的电极保持良好接触.通过实验研究,验证了理论分析的正确性.在相同的输入功率情况下,对自制备的若干Al阴极厚度不同的OLED器件进行了比较分析,验证了理论模型的有效性.研究结果对于OLED研发具有重要的价值.     

基于多相场模型的二元合金共晶层片生长方式数值模拟

基于界面场的多相场模型,模拟研究有机合金CBr4-C2Cl6的层片形貌以及初始层片间距和初始过冷度对其形貌的影响.模拟结果表明:随着初始层片间距增大,共晶层片生长方式依次呈现以下形态:规则形态、低对称性震荡、更低对称性震荡、形核及分叉;在等温凝固条件下,初始过冷度越高,共晶层片生长形态越不稳定.     

有机低维单晶生长炉的设计

对区域熔融法生长有机低维单晶的炉体结构做了新的设计和实验，同时成功地生长出有机材料ＡＢＰ纤维和薄膜两种形态的低维单晶。     

Ag雕塑薄膜生长的阴影效应研究

通过引入阴影效应、层内扩散和层间扩散势能,建立了倾斜沉积条件下金属雕塑薄膜生长的三维动力学蒙特卡罗模型。利用该模型模拟了Ag在倾斜沉积实验条件下的生长过程。模拟结果表明,由于阴影效应的加强,薄膜表面随着沉积角的增加明显变得粗糙并长成纳米柱结构。通过改变不同的沉积角,研究了薄膜表面形貌的变化,并统计分析了表明粗糙度随薄膜高度的变化关系,论证了雕塑薄膜生长过程中阴影效应与扩散效应的影响机制。     

新型并三苯有机薄膜晶体管

以环氧树脂(Eproxyresin)为栅绝缘层材料,并三苯(Anthracene)为有机半导体载流子传输层,分别利用旋涂及真空掩蔽蒸发,在以铜为栅极的基底之上成功研制了有机薄膜场效应晶体管(OTFT),经测试得出器件的电子迁移率为2.34×10-2 cm2/(V·s),跨导为0.49 μs.     

基于有限元方法的有机薄膜晶体管性能分析

有机薄膜晶体管(organic thin film transistor,OTFT)是一种以有机半导体材料作为有源层的晶体管,是有机电子学的重要研究内容之一。近年来,人们在实验的基础上得到了一些OTFT的基本特性。旨在从基本的物理模型和数学模型出发,通过有限元方法对顶栅底接触式的OTFT器件进行模拟,从而在理论上将OTFT器件的部分特性表征出来。经过模拟,可以看到OTFT器件的电位分布和载流子密度分布趋势与实验得到的特性基本一致,尤其是夹断现象的产生,与实际情况基本吻合。     

在SiO2衬底上生长多晶Ge薄膜的结晶机制研究

在低温条件下生长的多晶Ge薄膜在光伏器件和电子器件领域具有非常广泛的应用。在实验研究中,利用Al诱导结晶的生长方法在200℃的低温条件下,在SiO_2衬底上生长出结晶质量很好的多晶Ge薄膜。实验中,特意在Al薄膜和非晶Ge薄膜之间生长了一层很薄的GeO_x扩散控制层。研究发现,在Al/a-Ge双层薄膜样品中,当Al薄膜与非晶Ge薄膜完成层交换后,生长出的多晶Ge薄膜的晶向得到了有效控制。在非晶Ge薄膜转变为多晶Ge薄膜的结晶过程中,通过进一步控制Ge晶颗粒的成核位置和密度以及二维生长的速率就可以制备出微米量级大小的Ge晶颗粒和(111)晶向较好的多晶Ge薄膜。     

非晶态硅薄膜的生长规律及其特性

非晶态半导体研究所涉及的重要问题之一,是探索制备薄膜材料的优化生长条件。文中对利用等离子体技术制备的非晶态硅薄膜的生长参数作了分析,优化了生长条件。并就生长参数对薄膜特性的影响进行了讨论。利用透射电子显微镜TEM观测了薄膜的结构与晶粒度,作了动力学理论分析,其结果与实验相一致。     

以铜酞菁为过渡层的有机电致发光器件特性

研究过渡层结构对有机薄膜电致发光器件性能的影响。分别以铟、锡的氧化物 ( indium- tin- oxide,ITO)为阳极 ,以镁银合金 ( Mg:Ag)为阴极 ,用真空热蒸发法制备了结构为 ITO/ Cu Pc/ TPD/ Alq3/ Mg:Ag和 ITO/ TPD/ Alq3/ Mg:Ag的两类器件 ,并测定了器件的衰减曲线、发光光谱以及亮度—电压特性曲线。结果显示 :铜酞菁过渡层的使用虽然改善了器件的稳定性 ,但是却增大了器件的启亮电压 ,而且器件最大发光强度和最大光视效能也降低了。结果表明 :在高稳定性和高亮度、高光视效能不可兼得的时候 ,需要通过选择过渡层材料 ,优化制备工艺 ,获得一个最佳平衡值