PbPc有机薄膜晶体管的制备与气敏特性分析
Preparation and Gas Sensing Characteristics of PbPc Organic Thin-film Transistors
随着周围大气环境日趋恶劣,为了实现对有毒、有害气体的准确检测,对气敏传感器的研究变的越来越重要,获得高性能的敏感材料是关键.酞菁类材料(MPc)作为敏感层制成的气敏传感器具有广泛的应用前景.本文以有机小分子半导体材料PbPc为有源层,利用OLED多功能多元镀膜系统,采用磁控溅射镀膜工艺和真空热蒸发镀膜工艺制备了垂直结构的有机薄膜晶体管.制备的二极管结构为MgAl/PbPc/Cu,其中Cu作为阳极,MgAl作为阴极,测试PbPc薄膜二极管的气敏特性.制备的三极管结构为Cu/PbPc/MgAl/PbPc/Cu,测试OTFTs的基本电学特性.利用自制的气敏测量系统以及Keithley 4200scs半导体特性分析系统,测试PbPc薄膜晶体管对NO2的气敏特性.通过对I-V特性测量数据进行深入的理论分析,比较出器件对不同浓度的NO2气体的敏感程度.研究结果表明:制备MgAl/PbPc/Cu薄膜晶体管具有良好的肖特基二极管特性.当有机薄膜吸附NO2气体时,会发生还原反应,根据酞菁材料的气敏机理,还原性气体作为电子给体,产生一个施主掺杂的作用,导致PbPc薄膜内载流子浓度的变化,所以还原性气体的掺杂减少了薄膜内部多数载流子的数量,使酞菁材料的导电性降低.当器件置于10-5的NO2气体74分钟后,正向电流减小65倍,对应的MgAl/PbPc肖特基势垒高度约上升了20meV.同时由于被吸附NO2气体的PbPc薄膜少数载流子电子数目的增加,导致器件的反向电流增加4倍,表明PbPc有机薄膜晶体管对NO2气体具有显著的敏感特性.分析Cu/PbPc/MgAl/PbPc/Cu有机薄膜三极管的I-V特性,发射极与集电极间Iec的电流随基极电压Vb增大而减小,器件具有不饱和的特性.
- 作者：
- 陈嘉宾
- 学位授予单位：
- 哈尔滨理工大学
- 专业名称：
- 电子科学与技术
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 王东兴
- 中图分类号：
- TN321.5
- 关键词：
- 酞菁铅；有机薄膜晶体管；肖特基；敏感特性；二氧化氮
- phthalocyanine lead; organic thin film transistor; schottky; sensitivity characteristic; nitrogen dioxide;