概述

有機(jī)半導(dǎo)體材料是具有半導(dǎo)體性質(zhì)的有機(jī)材料，1986年第一個(gè)聚噻吩場(chǎng)效應(yīng)晶體管發(fā)明以來(lái)，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OFET）飛速發(fā)展。有機(jī)物作為半導(dǎo)體甚至是導(dǎo)體制備電子器件來(lái)代替以部分硅為主的傳統(tǒng)電子產(chǎn)品，利用有機(jī)物可以大規(guī)模低成本合成的優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)前景是巨大的。

現(xiàn)如今基于有機(jī)半導(dǎo)體材料的有機(jī)薄膜晶體管、有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)太陽(yáng)電池、有機(jī)傳感器和有機(jī)存儲(chǔ)器正不斷地走入人們的視野。

有機(jī)半導(dǎo)體材料及電子器件

電性能測(cè)試

載流子遷移率是能夠反映半導(dǎo)體材料自身特性的重要參數(shù)，準(zhǔn)確的測(cè)量這一參數(shù)，對(duì)有機(jī)材料的篩選及材料的分子結(jié)構(gòu)改良，探討有機(jī)材料內(nèi)部電子、空穴的傳輸動(dòng)力學(xué)問(wèn)題等都具有重要的指導(dǎo)意義。

由于有機(jī)半導(dǎo)體材料載流子遷移率較低，必須選定合適的方法進(jìn)行測(cè)量。有機(jī)半導(dǎo)體材料載流子遷移率測(cè)試方法主要有電荷渡越時(shí)間法 (TOF)、場(chǎng)效應(yīng)晶體管表征法 (FET)、空間電荷受限的電流法 (SCLC) 和瞬態(tài)電致發(fā)光法四種。其中第二種和第三種方法主要通過(guò)對(duì)I-V曲線的分析計(jì)算得出，用SMU可以進(jìn)行測(cè)試。

有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (OFET) 是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)調(diào)控有機(jī)半導(dǎo)體層導(dǎo)電性的有源器件，典型結(jié)構(gòu)為頂接觸類和底接觸類，當(dāng)然還有非典型結(jié)構(gòu)如雙有源層類或雙絕緣層類等。對(duì)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (OFET) 的測(cè)試主要包括：

DC I-V測(cè)試

可以用來(lái)提取器件的許多參數(shù)，研究制造工藝的效應(yīng)，確定觸點(diǎn)的質(zhì)量。包括：輸出轉(zhuǎn)移特性、遲滯效應(yīng)、偏壓壓力測(cè)試、柵極漏電流測(cè)試。

超低頻電容測(cè)試

常用來(lái)表征材料中的載流子慢捕獲和釋放過(guò)程，包括：C-V及C-T測(cè)試（頻率10mHz~10Hz，被測(cè)電容范圍1pF~10nF）、 離散傅里葉變換，可以得到：阻抗 (Z)、相角 (θ)、電容 (C)、電導(dǎo) (G)、電阻 (R)、電抗 (X)、散逸因數(shù) (D) 等參數(shù)。

高頻電容測(cè)試

可以提供與器件相關(guān)的信息，如柵極電容和載流子遷移率，主要測(cè)試內(nèi)容包括：載流子遷移率、門限電壓、平帶電壓、電荷效應(yīng)。

1/f噪聲測(cè)試

又稱閃變?cè)肼?，其功率譜與頻率成反比，起源于載流子數(shù)目和遷移率的漲落，受界面態(tài)、器件結(jié)構(gòu)、接觸電阻、材料缺陷、量子效應(yīng)等多種因素的影響，因此1/f噪聲測(cè)試至關(guān)重要。

有機(jī)半導(dǎo)體材料及電子器件電性能

測(cè)試方案

■4200A-SCS主機(jī)及Clarius軟件

■兩個(gè)SMU + 兩個(gè)4200-PA前置放大器

■CVU 電容單元

方案優(yōu)勢(shì)

10fA小電流測(cè)試能力

Clarius軟件自帶OFET Project，操作方便

不同模塊組合測(cè)試1/F噪聲，優(yōu)化速度與精度

半導(dǎo)體材料與器件測(cè)試領(lǐng)域普遍采用