有機薄膜電晶體之高分子閘極介電層研究｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	陳坤暘
論文名稱：	有機薄膜電晶體之高分子閘極介電層研究 Studies of Polymer Gate Dielectrics in Organic Thin Film Transistors
指導教授：	金惟國教授何家充博士
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 化學工程學系 Department of Chemical Engineering
論文出版年：	2004
畢業學年度：	92
語文別：	中文
論文頁數：	82
中文關鍵詞：	五環素、介電層、高分子、有機薄膜電晶體
外文關鍵詞：	pentacene, gate dielectric, polymer, OTFT
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本論文利用旋轉塗佈技術製作高分子薄膜，並以蒸鍍方式完成有機半導體pentacene，觀察pentacene成長與高分子基材間的關係，接著利用選擇適當的高分子PMMA作為OTFT之有機介電層，製作元件。
實驗結果，發現粗糙度是影響結晶成長的首要因素，其次為高分子的親疏水性，越疏水的表面和pentacene的親合力越佳，因此成核點越多，使得結晶無法連續成長，而太親水的表面，會在蒸鍍時，因累積過多的分子蒸氣在高分子基材上而又缺少適當的成核點，使得pentacene開始雜亂地結晶下來，所以pentacene晶粒較小且其與親水性表面的接著也較差。因此，唯有在適當親疏水性的表面，提供pentacene適當的成核點使其成長，才有較大結晶的出現。最後，發現在較為疏水性的表面上，pentacene分子為水平於基板排列，且和基板表面的接合性較佳。
選用PMMA作為OTFT元件之閘極介電層，元件採用下閘極、下接觸式的結構，並以ITO作為電極，實驗結果得到元件之載子遷移率在10-3等級，而Ion/Ioff為103。

摘要    І
謝誌    IІ
目錄    ІII
圖目錄    VI
表目錄    VIII

第一章    緒論 1
第二章    文獻回顧 3
2-1  有機半導體材料簡介 3
2-2  有機半導體之電子結構與導電機制 5
      2-2.1能帶理論 5
2-2.2偏極子(polaron)和雙偏極子(bipolaron) 6
2-3  有機半導體的傳導方式 8
2-3.1 分子鏈上(intramolecular)的傳導 8
2-3.2 分子鏈間(intermolecule) 的傳導 9
2-3.3 Multiple Trap and Releasing(MTR) 10
2-4  Pentacene的性質 11
2-5  有機薄膜電晶體簡介 13
2-6  有機薄膜電晶體操作模式 16
2-7  OTFT載子遷移率 19
2-8  各項重要參數 22
2-8.1載子遷移率(mobility) 22
2-8.2 threshold voltage(VT) 23
第三章    實驗材料、設備及實驗方法 25
3-1  前言 25
3-2  實驗藥品及設備 26
      3-2.1  實驗藥品 26
      3-2.2  實驗設備 27
3-3  實驗方法 29
3-3.1  高分子薄膜的製備 30
3-3.2  熱蒸鍍Pentacene 32
3-3.3  製作元件 32
3-4  分析方法 33
3-4.1  高分子溶液在玻璃基板上的成膜性觀察 33
3-4.2  接觸角分析 33
3-4.3  原子力顯微鏡(AFM)-粗糙度分析 33
3-4.4  熱重分析儀 33
3-4.5  原子力顯微鏡(AFM)-grain size量測 33
3-4.6  x-ray分析 33
3-4.7  電性分析  34
第四章    結果與討論 35
4-1  高分子薄膜的成膜分析 35
4-1.1  電漿前處理對於高分子成膜性的影響 35
4-1.2  接觸角量測 37
4-1.3  高分子膜粗糙度 44
4-2  pentacene特性分析 48
      4-2.1  材料的熱性質分析(DSC、TGA分析) 48
4-2.2  晶粒大小 50
4-2.3  x-ray圖譜 59
4-3  元件討論 71
4-3.1  MIM漏電量測 71
4-3.2  元件量測 74
第五章    結論 78
第六章    Reference 79

                                

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