摘 要

有机场效应晶体管(Organic Field Effect Transistors，OFET)是以有机半导体材料作为有源层的晶体管器件，和传统的无机半导体器件相比，由于其可应用于制造大面积柔性设备，而受到人们广泛的研究。有机场效应晶体管应用广泛，在平板显示、液晶显示（LCD）、智能卡、有机发光显示、智能标签、大规模和超大规模集成电路、大面积传感器阵列、记忆组件、有机激光、互补逻辑电路和超导材料制备等领域都有所应用。

本论文介绍了有机场效应晶体管存储器的发展历史，基本结构，工作原理，制备技术及工艺，并设计制备了一系列具有光电存储性质并且性能稳定的有机场效应晶体管存储器，并对其工作机理进行了探讨。设计并制备了基于 Si/SiO2/PVK/Pentacene/Au 器件构造的有机场效应晶体管存储器，以Pentacene／PVK 作为功能层，研究了存储器件的光电存储性质。应用光照作为信息写入擦除的编程方法在单极性存储器件上实现了双极性存储，在电存储基础上拓展了光电存储的信息写入擦除方式，表现出稳定的双极性存储特性。

关键词：有机场效应晶体管，基于光调控，有机半导体材料

Research on Organic field—effect transistors memory based on Optical Control

Abstract

Organic field—effect transistors(OFET)are the transistors using organic semiconductor materials as the active layers．In comparison with conventional inorganic transistors，OFET have attracted extensive attention due to their potential applications in large area and flexible optoelectronic devices。

It can be used for all-organic active displays, flat panel displays, liquid crystal displays (LCD), organic light-emitting displays, smart cards,smart labels, inventory tags, large-scale and ultra large scale integrated circuits, memory components, large area sensor arrays, organic laser complementary logic circuits and superconducting material preparation.

In this thesis, the development history, devices type and working mechanism of OFET memory are introduced, and a series of OFET memory devices with stable performance are fabricated and their respective working mechanism is analysed in detail.The OFET memory devices based on Si/SiO2/ PVK -/Pentacene /Au structure are demonstrated,and the devices show good photoelectric response characteristics. The OFET memory devices showed stable ambipolar memory properties。 In addition, the memory characteristics of the OFET ambipolar memory devices confirmed that light illumination as well as electrical stress can act as an independent programming/erasing operation method.

Keyword：OFET memory; light regulation; organnic semiconductor material

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2有机半导体 1

1.3目前OFET所遇到的问题 1

第二章 OFET的基本介绍 3

2.1 OFET的结构 3

2.2 OFET的材料 3

2.3 OFET的工作原理 4

2.4 OFET的参数及电学表征方法 6

第三章 OFET的制备 7

3.1引言 7

3.2清洗PET衬底 7

3.3真空蒸镀 Al 栅电极 7

3.4 旋凃 PMMA 栅绝缘层 10

3.5真空蒸镀并五苯（Pentacene，C22H14）有源层 10

3.6 真空蒸镀源漏金电极 11

第四章 光调控的OFET存储器 12

4.1引言 12

4.2基本工作原理 13

4.3 光电存储特性研究 13

4.4光照条件下的晶体管特性 14

4.5并五苯/ PVK有源层的工作机制 16

第五章 结论 19

参考文献 20

致谢 23

第一章 绪论

1.1引言

微电子是影响一个国家发展的不可或缺的领域。微电子技术是近年来的一项新兴科学技术，它是由集成电路，特别是其中的超大型规模集成电路发展而来的^[1]。随着科学技术的蓬勃发展，我们希望电子电路可以更加朝着小型化和微型化的方向发展，以节省空间和成本，缩小电子设备的规模^[2]。1947年发明的晶体管技术的创造使得电子电路在小型化和微型化的方向迈进了一大步。集成电路（integrated circuit）是一种微型的电子器件，这一项技术的发现极大地提高了电子电路元件的小型化、节能化、智能化和高可靠性。但是，因为量子效应使得目前的以硅集成电路为代表的传统无机电子学面临着很大的瓶颈，虽然硅集成电路元件的微小型化研究不断发展，但是其中的困难依然存在。这个时候有机电子学的出现为这一项的困难的解决提供了一种可能。

1.2有机半导体

1977年H. Shirakawa和a.j.heeger，发现可以通过掺杂的方法使得聚乙炔薄膜由绝缘体变为导体^[2]。这一项独特的研究发现开辟了一门新的学科，我们称之为有机电子学，从此以后，有机半导体材料研究的热潮被掀起，各项研究发现层出不穷。发展到目前为止，有机电子已在许多领域取得了重大进展，如显示、照明、传感、存储等。与无机半导体材料相比，有机半导体材料的制造工艺更为优化，所花费的代价更低，并且我们还可以通过改变材料的化学结构来改变其性质^[3]。这些优点吸引了人们的目光。本文主要研究有机场效应晶体管存储器。

1.3目前OFET所遇到的问题

从第一个OFET产生直到现在，它已取得了了令人瞩目的的进步。当前，OFET的发展遇到以下几个方面的问题：

（1）材料方面

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