【摘 要】
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有机场效应晶体管（Organic field effect transistor,OFET）是当今受到科学界和工业界高度关注的一个研究对象。OFET具有良好的机械柔韧性,制备工艺简单,适于大面积制备。对于OFET而言,提高其性能是核心诉求,通过对器件结构的合理优化是提高OFET性能的有效方法。为获得高性能的有机场效应管,本文从降低界面接触电阻与探索引入异质结结构两个方向对器件的影响进行分析,并对p
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有机场效应晶体管（Organic field effect transistor,OFET）是当今受到科学界和工业界高度关注的一个研究对象。OFET具有良好的机械柔韧性,制备工艺简单,适于大面积制备。对于OFET而言,提高其性能是核心诉求,通过对器件结构的合理优化是提高OFET性能的有效方法。为获得高性能的有机场效应管,本文从降低界面接触电阻与探索引入异质结结构两个方向对器件的影响进行分析,并对pn型异质结和pp型异质结都进行了系列探讨。降低OFET接触电阻常采用根据其能级匹配合适金属电极的方式。而应用最为广泛的p型有机半导体材料往往需要与金（Au）、铂（Pt）等贵金属匹配,其制造成本偏高,不适于大规模商用。为实现低成本制备高性能OFET,本文在铜（Cu）电极与有机半导体材料C8-BTBT之间引入了一层m-MTDATA修饰层,实现器件接触电阻降低90%,进而使得OFET的场效应迁移率提高为原结构的10倍。最终,通过对修饰层的厚度优化,使用20nm厚m-MTDATA作为空穴注入层的C8-BTBT场效应管取得1.69 cm~2/Vs的迁移率和10~5的电流开/关比。此外,本课题组在研究修饰层机制时,还发现通过在铜电极与六噻吩（α-6T）之间引入一层极薄（2nm）的DNTPD作为空穴注入层也可起到电极修饰的作用。进一步研究表明,这种机制不同于之前的m-MTDATA机制,属于隧穿效应。在此基础上,为进一步提高器件性能,本文采用C8-BTBT/F16CuPc异型异质结结构制备得到双半导体有源层有机场效应晶体管,同时系统研究了异质结在有源层中的位置与厚度所带来的性能变化。通过实验,观察到pn型异质结OFET确实可以获得很高的饱和输出电流,器件场效应迁移率最高可达3.02cm~2/Vs,但由于关态电流过大,仅获得10~1～10~2的电流开/关比。为解决器件关态电流过高的问题,本课题组尝试基于C8-BTBT/α-6T同型异质结结构制备有机场效应晶体管。实验结果表明,这种pp型异质结器件性能优越,其饱和输出电流达-515μA,且关态电流小于1n A,拥有高达10~6的电流开/关比,其场效应迁移率也达到1.01 cm ~2/Vs。本文所有器件均基于廉价的铜（Cu）电极制备,所提出的降低接触电阻、加入异质结等提高场效应迁移率的方法对实际应用具备一定的指导意义。
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