柔性碳纳米管薄膜晶体管器件构筑及性能研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:menghong1882
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半导体单壁碳纳米管(s-SWCNT)以其独特的电学性质、机械柔性与光学透明性成为制备柔性晶体管的最佳材料之一。发展柔性超薄晶体管对材料本身提出了高的要求,另外碳纳米管薄膜晶体管(CNTTFT)自身存在的问题也是制约柔性CNTTFT向着高性能发展的重要因素,因此本文通过对柔性器件的结构进行设计,制备了柔性透明超薄的CNTTFT,并且针对CNTTFT中难以解决的回滞问题进行了探究。本文的主要研究结果有以下几方面:  1.探究了以溶液法制备的碳纳米管薄膜的转移方法,对比了不同的基底修饰方法对转移效果的影响,以及不同的基底修饰对沉积碳纳米管形貌的影响,最终选择了以高密度十八烷基三氯硅烷(OTS)的表面修饰方法。并通过对转移前后的碳纳米管的形貌表征与光谱分析,表明转移不会改变碳管的形貌和特性。这种转移方法的普适性提高了s-SWCNT在柔性透明器件中的应用,为柔性器件的结构设计进一步打下基础。  2.进一步探究了湿法封装与干法封装对减小器件回滞的影响。通过用两种方法封装后,对器件性能的比较,得出湿法封装使器件性能下降的主要因素是其液态特性与溶剂的影响。最后通过进行器件回滞减小的机理解释与电荷陷阱密度的计算,验证了干法封装优于湿法封装的结论。  3.设计了柔性器件的结构并对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作栅绝缘层的研究,制备了不同厚度的PMMA,得出溶液浓度、旋涂转速以及退火温度都是影响其厚度的因素,退火温度是影响PMMA薄膜致密性的重要因素,从而影响其漏电电流。最后以剥离法制备了全透明的超薄柔性器件,比较了不同厚度绝缘层对晶体管场效应的影响,并得到300nm厚度时的较优性能。  本文提出的对碳纳米管薄膜晶体管干法封装方法是一种技术创新,通过改善界面有效解决了器件回滞问题,有利于制备高性能稳定的碳纳米管器件。以溶液法制备的碳纳米管薄膜的转移以及剥离法制备超薄器件的方法为超薄柔性透明器件的进一步发展提供了基础。
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