聚3-己基噻吩聚合物薄膜晶体管稳定性

以单晶硅为衬底, 二氧化硅为栅介质层, 聚3-己基噻吩（P3HT）薄膜为半导体活性层, 金属Au为源、漏电极, 制备出聚合薄膜晶体管（PTFT）, 并对该器件特性进行了表征．研究了该器件在空气环境下的稳定性, 并对该器件在空气中的不稳定性机理进行了讨论．结果表明, 当器件曝露在空气中时, 随着曝露时间的增加, 器件的饱和漏电流明显增大, 阈值电压逐渐增加．空气中的水是影响器件特性变化的主要因素．通过采用光刻胶钝化处理可以有效地改善P3HT-PTFT器件空气中的稳定性, 并使器件的载流子迁移率提高3倍．     

喷涂制备聚合物太阳能电池阳极缓冲层中所用溶液浓度对器件性能影响机理

以在空气中结构稳定和电导率高等特点的PEDOT:PSS为样本,针对溶液浓度与喷涂薄膜成膜特性及在此基础上制备的P3HT:PCBM体异质结聚合物太阳能电池器件,进行了表征和分析.结果表明:器件的电流密度和效率随喷涂溶液浓度增大而提高的原因是喷涂溶液浓度的增加导致所制得薄膜的表面粗糙度增大,从而增大了与体异质结的接触面积,提高了载流子的传输和收集效率;在采用浓度为66.67%的PEDOT:PSS水溶液喷涂制备的缓冲层基础上制备的P3HT:PCBM体异质结聚合物太阳能电池,短路电流达到12.08mA/cm2.     

P3HT/MWNTs复合电致变色器件的制备及特性研究

通过在导电聚合物电致变色材料聚3-己基噻吩(P3HT)中添加少量多壁碳纳米管(MWNTs),制备了不同MWNTs含量的P3HT/MWNTs复合膜电致变色器件,并利用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光谱仪、四探针电导率测试仪等分析仪器对制备器件的电致变色膜层的显微结构、膜层电导率随MWNTs添加量的变化情况及电致变色特性进行了分析研究.结果发现:因少量MWNTs的添加,复合变色膜层的电导率可由1.2×10-2 S/cm提高到3.9S/cm,增加了近300倍.这对减少器件变色过程中的外加电压大小,提高器件颜色变化对比度,减小器件电致变色的响应时间,改善器件的使用寿命都是非常有利的.但研究也发现,过多MWNTs的添加,会导致复合电致变色膜层表面粗糙度增加,且过多的MWNTs也增加了变色层对可见光的吸收率,MWNTs添加量质量百分比不应超过膜层的2%.     

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.     

基于表面等离子体增强的聚合物太阳能电池研究

为有效地提高聚合物电池器件的光吸收和电荷收集,进而提高整体器件效率,采用氧化钼(MoO3)/银纳米粒子(Ag NPs)/氧化钼作为复合阳极缓冲层,制备了反型聚合物太阳能电池,并研究了在缓冲层中加入金属纳米颗粒对器件性能的影响.实验结果表明,在MoO3缓冲层中加入1 nm的Ag时,器件的短路电流密度和光电转换效率都得到了提高,短路电流密度从9.54 mA/cm2增加到12.83 mA/cm2,效率从2.14％提高到3.23％.Ag纳米颗粒的表面等离子体共振作用,有效地提高了器件的光吸收和电荷收集,提高了整体器件效率.     

非晶Mg-In-Sn-O薄膜晶体管的制备及有源层厚度对其电学性能的影响

制备了Mg-In-Sn-O薄膜晶体管(MITO-TFT)并探究了其电学性能.作为薄膜晶体管有源层的MITO薄膜在室温条件下通过射频磁控溅射沉积在SiO2/p-type Si衬底上.为了优化MITO-TFT的器件性能,研究了有源层厚度对器件性能的影响.结果表明25nm厚度的器件拥有最高的迁移率,为12.07cm2/Vs,同时阈值电压为4.8V,开关比为1.95×106.     

基于ZnO活性层薄膜晶体管的研究进展

ZnO作为活性层制作薄膜晶体管(thin film transistor,简称TFT),因性能改进显著而成为新兴的研究热点.就TFT发展历史、器件典型结构以及在AMLCD中的应用、国外ZnO TFT器件的进展状况进行综述,并展望了器件的前景.     

Poly-Si TFT有源驱动OLED单元像素电路的参数设计

根据有机电致发光显示器件(OLED)的发光特性及多晶硅 薄膜晶体管 (Poly-Si TFT)的工作特性, 对Poly-Si TFT有源驱动OLED的源极跟随型双管 单元像素驱动电路进行了理论计算和模拟仿真, 确定了单元像素中的各种器件参数; 通过AI M-Spice的模拟仿真了整个像素电路工作状态, 对器件参数进行了优化.     

低温增强型非晶铟镓锌氧薄膜晶体管特性研究

在室温下利用射频磁控溅射沉积非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜作为有源沟道层,分别制备了顶栅和底栅结构的薄膜晶体管(a-IGZO-TFTs)原型器件,同时研究了沟道层生长参数及后退火工艺对器件特性的影响。研究及实验结果表明:当增加底栅结构a-IGZO-TFTs器件IGZO沟道层氧气流量时,器件输出特性由耗尽型转变为增强型;当沟道宽长比为120∶20时,获得了4.8×10~5的开关电流比,亚阈值摆幅为1.2V/dec,饱和迁移率达到11cm~2/(V·s)。沟道层氧气流量为2cm~3/min的底栅结构a-IGZO-TFT器件在大气中经过300℃退火30min后,器件由耗尽型转变为增强型,获得4×10~3的开关电流比。     

MWNTs/PTH电致变色器件的制备及特性研究

利用滚筒印刷法,开展了MWNTs/PTH复合材料电致变色器件(ECD)的制备及特性研究实验.结果表明,少量多壁碳纳米管(MWNTs)的添加,可在聚噻吩(PTH)导电聚合物膜层结构中形成一系列一维的MWNTs导电通道,提高了MWNTs/PTH复合材料电致变色器件变色层的电导率,增强了PTH电致变色过程中氧化还原反应的电子转移强度.对比发现,在改变相同颜色及对比度条件下,MWNTs/PTH复合膜层ECD器件所需外加电压数值比未添加MWNTs的聚合物ECD器件有所减小,器件的变色响应时间也大大缩短.说明将高导电性的MWNTs材料与PTH导电聚合物进行复合可提高ECD器件的电致变色特性.     

导电聚合物作为连接层的叠层电致发光器件

有机电致发光器件(OLED)因具有全固态、主动发光、高色域、视角宽、非常轻薄和可折叠卷曲等优点,被认为是可取代液晶显示的技术之一.但是,由于这种器件使用的有机材料很容易与空气中的水和氧气发生反应,并且其玻璃化温度比较低,导致器件稳定性和效率比较低.因此通过某种方式提高器件的电流效率、减少器件的发热功耗,降低器件的运行电流,具有非常重要的意义.叠层(Stacked)器件结构技术是实现低电流、高效率OLED的一种有效途径.但是,如何利用简单的方法制作高效的叠层器件连接层,使电流高效地通过器件,是研制这种器件的重要挑战.本文利用PEDOT:PSS作为器件连接层,成功制备出结构为ITO/PEDOT:PSS (15 nm)/PFO(80 nm)/PEDOT:PSS (40 nm)/PFO (80 nm)/Al (70 nm)的叠层有机电致发光器件.通过研究叠层器件的电流-电压特性、电压-亮度特性和电流-效率特性发现,在未做任何特别优化的条件下,该叠层器件的启亮电压为12.3 V,启亮电流为1.39μA.电流效率(3.97 cd/A)是单层对比器件电流效率的8倍.更为重要的是,这种PEDOT:PSS新型叠层器件连接层既不需要高温蒸发镀膜也不需要掺杂.该方法既简化了Stacked叠层器件连接单元的制备工艺,避免了高温蒸镀对器件膜层的损伤,又克服了现有掺杂工艺原子散射对器件性能破坏的难题.同时,本文对PEDOT:PSS作为叠层有机电致发光器件连接层的物理机制进行了探讨.     

基于表面等离子体增强的聚合物太阳能电池研究

为有效地提高聚合物电池器件的光吸收和电荷收集, 进而提高整体器件效率, 采用氧化钼(MoO₃)/银纳米粒子(Ag NPs)/氧化钼作为复合阳极缓冲层, 制备了反型聚合物太阳能电池, 并研究了在缓冲层中加入金属纳米颗粒对器件性能的影响。实验结果表明, 在MoO₃缓冲层中加入1 nm的Ag时, 器件的短路电流密度和光电转换效率都得到了提高, 短路电流密度从9.54 mA/cm²增加到12.83 mA/cm², 效率从2.14%提高到3.23%。Ag纳米颗粒的表面等离子体共振作用, 有效地提高了器件的光吸收和电荷收集, 提高了整体器件效率。     

多晶硅薄膜晶体管特性的研究

利用高级二维器件模拟程序MEDICI分析了多晶硅薄膜晶体管有源区的长度、体内陷阱、界面陷阱、栅氧化层厚度等几何参数及物理参数,并研究了这些参数对薄膜晶体管特性的影响     

栅介质材料及尺寸对薄膜晶体管性能影响研究

系统地对基于高介电常数材料HfO_2和传统的介质材料SiO_2这两种不同栅介质层材料的硅薄膜晶体管进行建模并对不同尺寸和温度条件下的薄膜晶体管的工作特性进行了研究.获得了不同沟道长度和沟道宽度,不同栅介质层厚度和不同温度条件下的薄膜晶体管的工作特性曲线.通过对比发现,薄膜晶体管的饱和电流与沟道长度和栅介质层厚度成反比,与沟道宽度成正比,与理论计算一致.随着温度的升高,薄膜晶体管的载流子迁移率和阐值电压都在逐渐减小,因而饱和电流值逐渐减小;在相同栅介质层尺寸和温度条件下,基于HfO_2的薄膜晶体管相对于基于SiO_2的薄膜晶体管具有更高的电流开关比,更低的阈值电压和更小的泄漏电流.因此,基于高介电常数栅介质材料的薄膜晶体管相对于基于SiO_2的薄膜晶体管具有更好的性能.     

低噪声、宽谱响应的碳纳米管薄膜-石墨烯复合光探测器

采用高纯半导体碳纳米管薄膜和石墨烯构建复合结构光探测器, 研究其光电响应特性。结果表明, 在光照下, 顶层石墨烯中的光生载流子通过碳纳米管与石墨烯之间薄的非晶硅层, 隧穿至底层的碳纳米管薄膜中, 在非晶硅层两侧分别富集电子和空穴, 形成光致栅压(Photogating), 有效地改变了碳纳米管薄膜晶体管的电流。器件在可见光(633 nm)条件下得到响应度为83 mA/W, 并在近红外波段范围内仍保持好的光响应特性。由于石墨烯具有宽谱光吸收特性, 半导体碳纳米管薄膜晶体管具有小的暗电流, 碳纳米管–石墨烯复合光探测器发挥了两种材料的优势, 为今后高性能宽谱光电探测器的制备奠定了基础。     

混合单体配比对双功能聚合物稳定胆甾相液晶光电性能的影响

单体类型及浓度在聚合物稳定胆甾相液晶(PSCLC)器件当中影响聚合物网络的稳定性,进而影响器件的光电性能.研究了HCM008和HCM009两种单体混合配比对聚合物稳定胆甾相液晶光电特性的影响研究,发现随着HCM009比例的升高,虽然降低了材料的工作电压,但材料的红外反射带宽也降低,且光电响应时间增加.     

溶液法制备氧化铝介质层的非晶铟锌氧化物薄膜晶体管

采用旋涂法制备了氧化铝栅介质层薄膜.通过XRD和AFM分析表征了薄膜的结晶性和表面平整性.分光光度计测试表明薄膜在可见光范围的平均透射率大于85%.采用MIM结构研究其漏电流密度,在电场强度为1MV/cm时仅为3×10-9 A/cm2,表明可以用作栅介质层.以旋涂法涂覆的a-IZO薄膜为沟道层、旋涂法涂覆的氧化铝为介质层,制备了底栅结构的氧化物薄膜晶体管.测试表明该薄膜晶体管工作在n型沟道增强型模式,器件场效应迁移率为1.4cm2/(V·s),电流开关比约为105,阈值电压为2.2V,显示出相对较好的器件性能.     

多光学间隔层结构的聚合物太阳能电池

为提高聚合物太阳能电池中有源层的光吸收,提出了一种新型结构的器件———具有多光学间隔层结构的 聚合物太阳能电池,该结构通过调节多光学间隔层折射率的分布方式,调节有源层内光电场的分布,使有源层 对入射光得到充分吸收,进而优化器件性能。采用传输矩阵法对这种多光学间隔层聚合物太阳能电池进行了 光学模拟,探索了多光学间隔层折射率的分布方式对倒置结构聚合物太阳能电池器件有源层光电场的分布和 短路电流密度( Jsc) 的影响。模拟选取的多光学间隔层是通过在ITO( Indium Tin Oxide) 玻璃衬底上依次旋涂未 掺杂ZnO 和掺杂浓度分别为0． 002 5 mol /L,0． 005 mol /L,0． 01 mol /L 的铯掺杂氧化锌( CZO: Cs doped Zinc Oxide) 薄膜制备而成的。模拟结果显示,采用从上到下铯掺杂浓度依次增加的多光学间隔层结构能有效提高 器件有源层对入射光的光吸收和短路电流密度。     

PTPD/Alq3异质结电致发光二极管及其稳定性

采用新型的空穴传输材料三苯基二胺衍生物聚合物（PTPD）制成了ITO（氧化铟锡）／PTPD／Alq3（8-羟基喹啉铝）／Mg：Ag异质结电致发光器件，考察了其电致发光特性．结果表明，当Alq3厚度很薄（小于或等于10nm）时，器件仅为PTPD层特征发光；当Alq3厚度达到50nm时，器件仅为Alq3层特征发光．将所制得的器件与典型的ITO／TPD／Alq3／Mg：Ag器件进行了比较，发现稳定性明显提高，其原因是盯PD的热稳定性高、成膜质量好．     

非晶氧化锡铋薄膜晶体管偏压稳定性的研究

本文通过射频磁控溅射方法,在Si-SiO2衬底上制备了底栅层错型的非晶氧化锡铋(a-SnBiO)薄膜晶体管(TFTs),并表现出优良的开关特性.所制备的a-SnBiO TFTs阈值电压为0.7V,开关比为2.0×107.并且,通过在环境真空中的测试研究了a-SnBiO TFTs的偏压稳定性.研究发现,无论在正偏压下还是负偏压下,a-SnBiO TFTs均展现出了负向阈值电压漂移现象.这是由于沟道层内部缺陷态过多造成,偏压下氧空位相关缺陷电离产生自由载流子,使得沟道层中载流子浓度增加,造成阈值电压向负方向漂移.