有机薄膜体管及有机电路的设计与仿真
相比于无机半导体材料,有机半导体材料有着其自身的优势,可以在常温下利用旋涂、打印等方法在硅片或者柔性衬底上制备实用化的有机芯片.由于其柔性、低成本及便携等优点,有机电子产品已经在数码显示、电子阅读器、射频识别(RFID)标签等领域取得了广泛的应用.近几十年来,作为有机集成电路的核心单元器件,有机场效应晶体管的研究取得了很大的进展;已经报道了多种性能高、稳定性好的材料,其性能可以和无定形的硅相媲美.越来越多的科研工作者开始关注有机电子器件及有机集成电路的发展,使得有机集成电路取得了一定规模的成效.目前,已经有部分有机集成电路核心元件的产品见诸于世.
利用EDA工具设计有机薄膜晶体管和有机集成电路,从设计的角度对有机电路的制备提供技术支持及理论的指导,对于制备出性能更高的有机电子产品,降低制备成本具有重要的意义.本论文从有机电子器件最基本的现象出发,对有机场效应晶体管零点漂移现象进行了分析;在此基础上对有机薄膜晶体管进行了仿真,对基于有机场效应晶体管的有机RFID数字电路进行了设计,对其性能进行了讨论.论文的主要工作内容如下:
(1)针对有机薄膜晶体管的零点漂移现象(即有机薄膜晶体管的输出特性曲线并未汇聚于原点,而是与坐标轴交于不同的点)建立了等效电路模型.以Star-HSPICE模型库中的Level61模型作为有机薄膜晶体管的SPICE仿真模型,根据实验数据提取了相关参数,在CADENCE环境下,采用HSPICED仿真器对建立的等效电路模型进行了仿真,揭示了零点漂移现象的原因,讨论了实验所采用的抑制零点漂移的各种方法.
(2)采用HSPICED仿真器设计了一个有机RFID标签的数字电路系统,该电路系统是由基本的门电路组成,所采用的门电路是由纯p型OTFT所组成,总共使用了约400根p型有机薄膜晶体管.在CADENCE环境下对上述电路系统进行了仿真,仿真结果表明所设计的电路实现了预先设计的功能.
(3)通过分析p型OTFT构成的反相器,讨论了器件参数-载流子迁移率和阈值电压-对上述电路系统性能的影响.发现与传统CMOS数字电路不同,本文由全p型晶体管搭建的电路系统受载流子迁移率和阈值电压的影响比较显著,这两个参数的变化甚至会使电路失去其功能.
- 作者：
- 陈映平
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 微电子学与固体电子学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 刘明
- 关键词：
- 有机薄膜晶体管；有机电路；SPICE仿真；零点漂移现象
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