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第1章 晶体管及其发展历史1

1.1 引言1

1.2 晶体管的发展2

1.2.1 真空三极管2

1.2.2 点接触晶体管3

1.2.3 双极型与单极型晶体管5

1.2.4 硅晶体管8

1.2.5 集成电路10

1.2.6 场效应晶体管与金属-氧化物-半导体管10

1.2.7 微处理器12

1.3 摩尔定律及其挑战15

1.3.1 摩尔定律15

1.3.2 摩尔定律的挑战15

1.3.3 纳米晶体管与分子晶体管16

参考文献18

第2章 有机场效应晶体管基本介绍19

2.1 几个基本的物理概念19

2.1.1 电子与空穴19

2.1.2 费米子、费米能级与功函数19

2.1.3 能级与能带20

2.1.4 金属、半导体与绝缘体21

2.1.5 金属-半导体接触22

2.1.6 肖特基势垒24

2.1.7 平带电压和阈值电压24

2.2 有机场效应晶体管24

2.2.1 有机场效应晶体管的基本结构25

2.2.2 有机场效应晶体管的基本工作原理25

2.2.3 有机场效应晶体管的工作模式27

2.2.4 有机场效应晶体管的能级结构28

2.3 有机场效应晶体管的基本参数30

2.3.1 输出与转移特性曲线30

2.3.2 阈值电压VT31

2.3.3 场效应迁移率32

2.3.4 电流开关比Ion/Ioff33

2.3.5 亚阈值斜率34

2.4 有机场效应晶体管的优点与应用34

参考文献35

第3章 有机场效应晶体管中的电荷传输37

3.1 引言37

3.2 有机半导体迁移率的主要测试方法38

3.2.1 飞行时间法39

3.2.2 空间电荷限制电流法40

3.2.3 声表面波法41

3.2.4 有机场效应晶体管法42

3.2.5 霍尔效应法43

3.3 有机场效应晶体管中影响电荷传输的主要因素44

3.3.1 导电沟道44

3.3.2 注入势垒45

3.3.3 分子结构和堆积方式47

3.3.4 缺陷和杂质53

3.4 有机场效应晶体管的电荷传输模型54

3.4.1 能带传输55

3.4.2 跃迁传输56

3.4.3 极化子模型57

3.4.4 多重陷阱捕获与释放模型59

3.5 总结与展望61

参考文献61

第4章 有机小分子场效应材料65

4.1 引言65

4.2 有机小分子场效应材料的分类66

4.2.1 p型有机小分子场效应材料66

4.2.2 n型有机小分子场效应材料81

4.3 目前存在的主要问题和发展趋势87

参考文献87

第5章 共轭高分子场效应材料98

5.1 引言98

5.2 高性能共轭高分子场效应材料99

5.2.1 高性能共轭高分子材料的设计要求99

5.2.2 p型共轭高分子材料101

5.2.3 n型共轭高分子材料109

5.2.4 双极性共轭高分子材料111

5.3 提高共轭高分子器件性能的途径113

5.3.1 优化共轭高分子材料本身的性能114

5.3.2 优化溶液成膜工艺和后续处理过程115

5.3.3 制备共轭高分子单轴取向有序薄膜116

5.3.4 制备共轭高分子微纳晶118

5.4 总结与展望120

参考文献121

第6章 有机场效应晶体管绝缘层材料127

6.1 引言127

6.2 无机绝缘层128

6.2.1 无机绝缘材料128

6.2.2 无机绝缘层中影响器件性能的因素132

6.2.3 无机绝缘层的制备133

6.3 聚合物绝缘层135

6.3.1 聚合物的介电性能135

6.3.2 聚合物绝缘层材料138

6.3.3 聚合物绝缘层中影响器件性能的因素144

6.4 自组装单／多层绝缘层145

6.4.1 自组装单／多层绝缘层的发展146

6.4.2 自组装单／多层绝缘层的材料149

6.4.3 自组装单／多层绝缘层的制备151

6.4.4 自组装单／多层绝缘层的应用152

6.5 展望154

参考文献154

第7章 有机场效应晶体管的表界面工程159

7.1 引言159

7.2 绝缘体／半导体界面160

7.2.1 界面形貌160

7.2.2 电学效应162

7.2.3 自组装单分子层修饰的绝缘层界面164

7.3 电极／半导体界面165

7.3.1 接触电阻的测量166

7.3.2 接触电阻的产生169

7.3.3 电极／半导体界面172

7.4 小结176

参考文献176

第8章 有机薄膜场效应晶体管的构筑181

8.1 引言181

8.2 薄膜的结构、形貌对场效应晶体管性能的影响181

8.3 溶液法制备有机薄膜182

8.3.1 旋涂法182

8.3.2 滴注法185

8.4 LB膜法188

8.5 真空沉积法190

8.6 其他薄膜制备方法193

8.6.1 区域滴注技术193

8.6.2 喷墨打印方法194

8.6.3 自组装分子膜194

8.7 电极构筑技术195

8.8 薄膜的分析表征技术195

参考文献196

第9章 有机单晶场效应晶体管198

9.1 引言198

9.2 单晶及结构198

9.2.1 单晶、多晶与非晶198

9.2.2 有机单晶的结构特点199

9.3 有机单晶的生长方法199

9.3.1 气相Bridgman法199

9.3.2 物理气相传输法200

9.3.3 溶液法202

9.4 有机单晶的结构及形貌控制203

9.4.1 内因——分子结构203

9.4.2 外因——生长条件206

9.5 有机单晶的表征207

9.5.1 X射线衍射207

9.5.2 原子力显微镜207

9.5.3 其他方法208

9.6 有机单晶场效应晶体管208

9.6.1 有机单晶场效应晶体管的构筑208

9.6.2 有机单晶场效应晶体管中的电荷传输212

9.6.3 有机单晶场效应晶体管中的光诱导过程216

9.6.4 有机单晶场效应晶体管中的晶体缺陷218

9.6.5 有机单晶场效应晶体管的性能219

9.7 有机微纳单晶晶体管221

9.7.1 有机微纳单晶晶体管的优势221

9.7.2 有机微纳单晶晶体管的构筑221

9.7.3 基于有机微纳单晶的高性能逻辑电路223

9.8 展望224

参考文献224

第10章 有机柔性器件、印刷器件与电路229

10.1 引言229

10.2 有机柔性器件229

10.2.1 制作柔性器件的必要条件229

10.2.2 柔性器件的常见材料230

10.3 印刷器件236

10.3.1 印刷的类型236

10.3.2 印刷器件238

10.4 有机电路244

10.4.1 电路的基本单元244

10.4.2 有机场效应电路248

10.5 展望253

参考文献254