基于离子凝胶介电层的场效应器件制备及其气敏性能研究

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kevinlpr
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近年来,有机场效应晶体管(OFET)由于其低成本、制备工艺简单等等优点,被很多研究人员关注,目前来说,有些OFET的性能已经超过了非晶硅晶体管水平,并且应用在很多地方,比如逻辑电路、柔性电子器件、传感器等等中。本文以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜作衬底,有机聚合物材料聚3-己基噻吩(P3HT)为半导体层,有机导电材料聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作为源漏极,银丝作为栅电极,离子液体(ionic liquid)混合聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为绝缘层,结合丝网印刷工艺、旋涂以及气喷镀膜的方式制备了有机场效应晶体管器件。其中离子液体(ionic liquid)是一种具有高介电常数的新型聚合物电解质材料,高介电常数主要是由于电解质和半导体界面处形成双电层(EDL)的电容,在之前的文献中,EDL的电容通常被认为是一个固定值,但本实验中发现EDL电容与电极电位有关,同时半导体沟道的电导率参数会随着栅极电压的增加而降低。为了检查不同栅极电压下的界面电容的变化,我们测量了不同栅压下整个晶体管的阻抗,并且应用等效电路模型来提取差分电容。另外,根据Kornyshev理论,减小的EDL电容与离子液体凝胶中的有限离子体积有关。最后,本文将制备的器件用于气体传感器,测试了器件对NO2气体的响应与恢复情况,发现在不加栅压时,通入NO2后器件有很大的响应但通入空气并没有产生恢复,随后发现随着栅压的增大,器件出现了恢复的趋势,考虑是由于离子凝胶有一定的吸附能力使得NO2吸附在其中,增加栅压会为离子凝胶提供一个电场力,使吸附的气体可以部分脱附出来,但过高的栅压可能破坏器件,所有需要一个合适的晶体管偏压。总而言之,本文首先用离子液体电解质制备了OFET器件,发现EDL电容随偏压变化,沟道的电导率会随栅极电压的增大而减小。其次,研究器件的气敏性能,发现栅压对离子凝胶的气体吸附过程有很大影响,具体气敏过程尚需进一步研究。
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