【摘 要】
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太赫兹波与X射线相比,具有光子能量低和非电离特性的优点,对生物体或者材料的破坏很小,其能够穿透一些特定的材料。太赫兹波成像技术在今后的医疗诊断、安全检测和通信等领域将具有重要应用。有机场效应晶体管(OFET)具有质量轻、制备成本较低、大面积和适合大批量生产的优势,且并五苯分子的晶畴内的HOMO能带边缘会有波动,波动最大值是30meV,其接近于THz波(0.41-41meV)的光子能量。因此本论文提
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太赫兹波与X射线相比,具有光子能量低和非电离特性的优点,对生物体或者材料的破坏很小,其能够穿透一些特定的材料。太赫兹波成像技术在今后的医疗诊断、安全检测和通信等领域将具有重要应用。有机场效应晶体管(OFET)具有质量轻、制备成本较低、大面积和适合大批量生产的优势,且并五苯分子的晶畴内的HOMO能带边缘会有波动,波动最大值是30meV,其接近于THz波(0.41-41meV)的光子能量。因此本论文提出了并五苯OFET能够用于THz的探测。
本文采用交叉直列式结构作为源漏电极的结构,选用了低掺杂的电阻率较高的n型硅(1-sΩ?cm)作为衬底和底栅,并五苯作为有机活性层材料,制备并研究了THz探测型的OFET器件。首先探讨了衬底温度对器件性能的影响,我们在不同衬底温度下沉积并五苯,制备OFET器件,分析比较器件的性能,得到最优的衬底温度。其次保持最优的衬底温度条件,探讨了表面处理对器件性能的影响,分析表面处理能够改变器件性能的原因。然后讨论了电极材料对器件性能的影响,我们在相同工艺条件用金属Cu和金属Au作为S/D电极制备OFET器件,比较器件的性能,分析器件性能发生变化的原因。最后用FDTD模拟仿真交叉直列式电极结构对THz波电场强度的影响,用THz-TDS测试了THz波的调制吸收光谱,并将模拟的结果与测试的结果进行比较分析,为优化S/D电极结构提供理论支持。
最终通过实验得到在最优的衬底温度90℃条件下并结合HMDS表面处理,用Au作为S/D电极时,制备的OFET器件性能最好,线性区载流子平均迁移率为0.97cm2V-1s-1,闽值电压在-O.1V附近。此外我们得到FDTD模拟仿真是优化S/D电极结构很有效的分析方法。
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