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系統識別號 U0026-0812200914143087
論文名稱(中文) 雙載子有機場效電晶體之研究
論文名稱(英文) The Studies of Ambipolar Organic Field-Effect Transistor
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 光電科學與工程研究所
系所名稱(英)
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生(中文) 徐偉烈
研究生(英文) Wei-Lieh Hsu
電子信箱 L7695116@mail.ncku.edu.tw
學號 l7695116
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 124頁
口試委員 指導教授-郭宗枋
口試委員-溫添進
口試委員-許進恭
口試委員-黃勝廣
中文關鍵字 雙載子  有機場效電晶體  介電層  遲滯現象 
英文關鍵字 Hysteresis  Dielectric  Ambipolar  OFET 
學科別分類
中文摘要 有機場效電晶體 ( OFET ) 在下一世代電子元件扮演最基礎也是最關鍵的角色。在研究有機場效電晶體的過程中,一開始都是以無機場效電晶體的基礎作出發,會將有機半導體材料依照其場效電晶體操作狀態區分成N – type與P – type,而近幾年的研究發現,有機半導體材料在本質上,電子與電洞皆可成為其傳導的自由電荷 ( Free carrier ),因此認為有機半導體具有雙載子 ( Ambipolar ) 的特性。
藉由五環素 ( Pentacene ) 為主動層的有機場效電晶體元件在不同的介電層以及不同的源極 – 汲極金屬分析其雙載子的特性,說明介電層與源極 – 汲極電極材料是決定有機場效電晶體可操作何種狀態的關鍵因素。並且配合五環素在不同介電層上的吸收光譜以及紫外光電子光譜 ( Ultraviolet Photoelectron Spectrometry – UPS ) 分析,說明其有機場效電晶體在介電層 – 主動層界面上會有電子或是電洞的累積,進而形成有效的電子或電洞通道。
英文摘要 Organic field-effect transistors ( OFETs ) are technologically interesting because they could serve as main components in cheaper, lighter and flexible electronic circuits. Conventionally, OFETs were separated as P-type or N-type by charge carrier accumulation on the channel when they were applied negative or positive gate voltages. However , in recent years it has become clear that the chemical structure of the organic semiconductor is not the only factor that determinesP-type or N-type of organic FET. Processing and characterization conditions are important as well. It is thus not appropriate to speak of P-type or N-type materials, but one should rather refer to P-channel or N-channel transistors.
In order to study the characteristic of ambipolar of OFET, I used pentacene as active layer of OFET with several kinds of dielectric layers and source-drain electrodes. It is very important of choicing of material of dielectric layer and electrodes. Besides, by analysis of absorption spectrometry and ultraviolet photoelectron spectrometry – UPS, we found that there existed accumulation of holes or electrons on the surface of dielectric layer.
論文目次 第一部份 實驗準備

第一章 緒論 1
1-1 有機場效電晶體發展 1
1-1-1 薄膜電晶體的演進 1
1-1-2 有機場效電晶體 2
1-2 雙載子有機場效電晶體 8
1-3 研究動機與大綱 11
1-3-1 研究動機 11
1-3-2 研究大綱 13

第二章 有機場效電晶體簡介 15
2-1 有機場效電晶體材料 15
2-2 有機半導體傳導機制 19
2-2-1 能帶分析 19
2-2-2 導電機制 20
2-2-3 導電分析 21
2-3 有機場效電晶體 26
2-3-1 場效電晶體工作原理與元件結構 26
2-3-2 電壓 – 電流特性 28
2-3-3 閘極介電層影響 29
2-3-4 電極 30
2-4 雙載子有機場效電晶體 34
2-4-1 元件特性 34
2-4-2 電壓 – 電流特性方程式 35

第三章 元件製作與實驗步驟 38
3-1 前言 38
3-2 實驗元件製作 40
3-2-1 ITO玻璃基板的閘極圖案化 40
3-2-2 閘極介電層製作 43
3-2-3 主動層 – 有機半導體層製作 44
3-2-4 源極及汲極之電極製作 45
3-2-5 元件量測 46


第二部份 實驗結果與討論

第四章 介電層對雙載子有機場效電晶體的影響 49
4-1 介電層表面無氫氧根 ( OH基) 50
4-2 介電層表面有氫氧根 ( OH基) 59
4-3 遲滯現象 ( Hysteresis ) 68
4-4 能帶分析 81
4-4-1 吸收光譜 81
4-4-2 Ultraviolet Photoelectron Spectrometry – UPS 85

第五章 電極對雙載子有機場效電晶體影響 90
5-1 對稱電極 90
5-2 不對稱電極 103

第六章 結論與未來研究建議 114

參考文獻 118
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