第6章有机薄膜晶体管 简介 6.1有机半导体中的电子状态与载流子 6.2载流子的注入与传输机理 6.3OTFT的结构、原理与特性 6.4OTFT中的关键材料 6.5有机半导体材料的成膜技术 .6OTFT中的掺杂 6.7OTFT中的图形化技术
第6章 有机薄膜晶体管 简介 6.1 有机半导体中的电子状态与载流子 6.2 载流子的注入与传输机理 6.3 OTFT的结构、原理与特性 6.4 OTFT中的关键材料 6.5 有机半导体材料的成膜技术 6.6 OTFT中的掺杂 6.7 OTFT中的图形化技术
问题？ 1.0TFT的图形化技术有哪些？ 8.0TFT的功耗怎样？可以集成吗？ 2. OT℉T的载流子迁移率怎么样？ 9.OT℉T折叠后的性能怎样？ 10.0TFT的开关速度怎么样？ 3. 0TFT的工艺温度怎样？ 11.将0TFT的玻璃基板换成塑料基板会 4. 有机半导体的能带结构及导电机理是 怎么样？ 怎样的？ 12.0TFT的均匀性怎么样？ 5. 0TFT是怎样发光的？ 13.0TFT的制造工艺复杂程度怎么样？ 6. 0TFT的稳定性如何？能够做成大面积 14.制备OTFT的主流技术是什么？ 吗？ 15.0TFT中不同的介电常数在其中起到 7.0T℉T的阈值电压漂移问题怎样解决？ 的作用是什么
问题？ 1. OTFT的图形化技术有哪些？ 2. OTFT的载流子迁移率怎么样？ 3. OTFT的工艺温度怎样？ 4. 有机半导体的能带结构及导电机理是 怎样的？ 5. OTFT是怎样发光的？ 6. OTFT的稳定性如何？能够做成大面积 吗？ 7. OTFT的阈值电压漂移问题怎样解决？ 8. OTFT的功耗怎样？可以集成吗？ 9. OTFT折叠后的性能怎样？ 10. OTFT的开关速度怎么样？ 11. 将OTFT的玻璃基板换成塑料基板会 怎么样？ 12. OTFT的均匀性怎么样？ 13. OTFT的制造工艺复杂程度怎么样？ 14. 制备OTFT的主流技术是什么？ 15. OTFT中不同的介电常数在其中起到 的作用是什么
简介 发展历史： 1977年发现导电高分子 1986年利用polythiophenet制成第一个0TFT,载流子迁移率为10-5cm/W·s Tsumura,Koezuka,and Ando of Mitsubishi Chemical Integrated circuits in-situ polymerized polythipohene Appl.Phy.Lett.1986,49,1210
简介 发展历史： 1977年发现导电高分子 1986年利用polythiophene制成第一个OTFT，载流子迁移率为10-5cm2/V·s in-situ polymerized polythipohene Tsumura, Koezuka, and Ando of Mitsubishi Chemical
有机半导体与无机半导体的典型特征 无机半导体 有机半导体 特性 原子（分子)结合力 共价键和离子键为主 范德华力为主 结构 严格的晶体结构 分子结构多样 加工工艺 大多需要高温、真空 真空镀膜甚至溶液法，低温 ,工艺复杂 工艺，工艺相对简单 成本 较高 具有低成本的潜力 柔性 实现柔性相对困难 能够实现柔性器件
有机半导体与无机半导体的典型特征 特性 无机半导体 有机半导体 原子（分子）结合力 共价键和离子键为主 范德华力为主 结构 严格的晶体结构 分子结构多样 加工工艺 大多需要高温、真空 ，工艺复杂 真空镀膜甚至溶液法，低温 工艺，工艺相对简单 成本 较高 具有低成本的潜力 柔性 实现柔性相对困难 能够实现柔性器件
6.1OSC中的电子状态与载流子 6.1.1有机半导体的分子结构 6.1.2有机半导体的能带结构 6.1.3有机半导体中的载流子
6.1 OSC中的电子状态与载流子 6.1.1 有机半导体的分子结构 6.1.2 有机半导体的能带结构 6.1.3 有机半导体中的载流子
6.1.1有机半导体的分子结构 分子轨道 以“头碰头”的方式 两条p轨道以“肩并肩”的方式线性组合，当两个原子的p轨道从垂直于成键原子的核间连 线的方向接近，发生电子云重叠而成键，电子云重叠后得到的电子云图像呈镜像对称， 这样形成的共价键称为π键
分子轨道 两条p轨道以“肩并肩”的方式线性组合, 当两个原子的p轨道从垂直于成键原子的核间连 线的方向接近，发生电子云重叠而成键，电子云重叠后得到的电子云图像呈镜像对称， 这样形成的共价键称为π键 6.1.1 有机半导体的分子结构 以“头碰头”的方式
√ 共轭π键：T电子分布于形成分子的各个原子上，这种π电子称为离域π电子，π轨道称 为离域轨道。共轭π键也叫离域键或非定域键。 在多原子分子中如有相互平行的轨道，它们连贯重叠在一起构成一个整体，p电子在 多个原子间运动形成π型化学键，这种不局限在两个原子之间的π键又称为共轭大π键 ,含有离域π键的分子，又称为共轭分子。 苯环中σ键和π键及T电子云分布图 ~π共轭体系：双键单键相间的共轭特性中电子由整个共轭链共享 H (a) b 聚乙炔的分子结构图(a)及分子轨道(b)
苯环中σ键和π键及 π 电子云分布图 共轭π键:π电子分布于形成分子的各个原子上，这种π电子称为离域π电子，π轨道称 为离域轨道。共轭π键也叫离域键或非定域键。 在多原子分子中如有相互平行的p轨道，它们连贯重叠在一起构成一个整体，p电子在 多个原子间运动形成π型化学键，这种不局限在两个原子之间的π键又称为共轭大π键 ，含有离域π键的分子，又称为共轭分子。 聚乙炔的分子结构图（a）及分子轨道（b） π-π共轭体系：双键单键相间的共轭特性中电子由整个共轭链共享
6.1.2有机半导体的能带结构 0*-轨道 1.有机半导体的能级 反键轨道 π*-轨道 光学带隙(-3eV) π-轨道 成键轨道 0-轨道 分子中的轨道根据电子填充情况不同可分为被占轨道、空轨道和半占轨道。填充了一 对自旋相反电子的轨道称为被占轨道，只填一个电子的轨道称为半占轨道，没有填充 电子的轨道为空轨道。已占有电子的能级最高的轨道称为最高占据分子轨道，用 HOMO表示 未占有电子的能级最低的轨道称为最低未占分子轨道，用LUMO表示 HOMO与LUMO之间的能量差称为“能带隙
6.1.2 有机半导体的能带结构 1. 有机半导体的能级 • 分子中的轨道根据电子填充情况不同可分为被占轨道、空轨道和半占轨道。填充了一 对自旋相反电子的轨道称为被占轨道，只填一个电子的轨道称为半占轨道，没有填充 电子的轨道为空轨道。已占有电子的能级最高的轨道称为最高占据分子轨道，用 HOMO表示 • 未占有电子的能级最低的轨道称为最低未占分子轨道，用LUMO表示 • HOMO与LUMO之间的能量差称为“能带隙
2.有机半导体中的态密度分布 有机半导体薄膜一般不是规则的晶格结构，而是无定形或多晶结构，晶格结构无序化 的主要影响是将规则结构中的能带分裂成一系列空间位置随机、能量无序的局域态 在HOMO和LUMO附近的高斯分布
2. 有机半导体中的态密度分布 在HOMO 和LUMO 附近的高斯分布 有机半导体薄膜一般不是规则的晶格结构，而是无定形或多晶结构，晶格结构无序化 的主要影响是将规则结构中的能带分裂成一系列空间位置随机、能量无序的局域态
6.1.3有机半导体中的载流子 三种方式在有机半导体中产生载流子： (1)在电极/有机半导体界面，从电极注入或抽取电子； (2)在有机分子上产生电荷转移或氧化还原反应一掺杂，p型摻杂使得多数载流子 为空穴，n型掺杂使得多数载流子为电子； (3)通过放热离解分子中的中性激发态。 带电粒子及其感应的极化云作为整体被称为极化子
6.1.3 有机半导体中的载流子 三种方式在有机半导体中产生载流子： （1）在电极/有机半导体界面，从电极注入或抽取电子； （2）在有机分子上产生电荷转移或氧化还原反应——掺杂，p型掺杂使得多数载流子 为空穴，n型掺杂使得多数载流子为电子； （3）通过放热离解分子中的中性激发态。 带电粒子及其感应的极化云作为整体被称为极化子