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VT 31
2.3.3 场效应迁移率 32
2.3.4 电流开关比Ion/Ioff 33
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