有機(jī)場效應(yīng)晶體管主要性能指標(biāo)

對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體層的要求主要有以下幾個(gè)方面：第一，具有穩(wěn)定的電化學(xué)特性和良好的π共扼體系，只有這樣才有利于載流子的傳輸，獲得較高遷移率；第二，本征電導(dǎo)率必須較低，這是為了盡可能降低器件的漏電流，從而提高器件的開關(guān)比。此外，OFET半導(dǎo)體材料還應(yīng)滿足下列要求：單分子的最低未占分子軌道（LUMO）或最高已占分子軌道（HOMO）能級(jí)有利于電子或空穴注入；固態(tài)晶體結(jié)構(gòu)應(yīng)提供足夠分子軌道重疊，保證電荷在相鄰分子間遷移時(shí)無過高能壘。因此，評(píng)價(jià)OFET的性能指標(biāo)主要有遷移率、開—關(guān)電流比、閾值電壓3個(gè)參數(shù)。場遷移率是單位電場下電荷載流子的平均漂移速度，它反映了在不同電場下空穴或電子在半導(dǎo)體中的遷移能力；開—關(guān)電流比定義為在“開”狀態(tài)和“關(guān)”狀態(tài)時(shí)一的漏電流之比，它反映了在一定柵極電壓下器件開關(guān)性能的優(yōu)劣。為了實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，OFET的遷移率一般要求達(dá)到0.O1cm2/（V·s），開—關(guān)比大于10。對(duì)于閾值電壓，要求盡量低。OFET發(fā)展至今，電壓由最初的幾十甚至上百伏下降到5V甚至更低。開關(guān)電流比由102~103提高到109，器件載流子遷移率也由最初的10-5cm2/（V·s）提高到了15.4cm2/（V?s）。

器件性能通常用輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特性曲線來表征。

下圖是以聚合物PDTT為半導(dǎo)體材料的頂結(jié)構(gòu)OFET輸出特性曲線（a）和轉(zhuǎn)移特性曲線（b）圖。從下圖（a）可以看出漏電流ID在VD絕對(duì)值小于20V范圍內(nèi)隨VD絕對(duì)值的增大而增大。下圖（b）中，ID隨著VG負(fù)電壓絕對(duì)值的增大而增大。最終計(jì)算出該器件的遷移率為2.2x103cm2/（V·s）。

頂結(jié)構(gòu)OFET輸出特性曲線及轉(zhuǎn)移特性曲線圖