其中,Vr是閾值電壓,Ci是絕緣層單位面積的電容,u是載流子遷移率。當Va大于閾值電壓且固定在某-一數值時,Vsp很小(|Vspl《|VG-VT),此時,導電溝道中的電荷密度是線性減少,有機場效應晶體管處于線性工作區,漏電流可以通過方程式(1)計算得到,隨著VSP的增大,當[Vspl=\Va-VT|時,器件處于預夾斷狀態,Vsp進-一步增大,當IVspl》lVa-VT|時,預夾斷區域向源極伸展,漏極附近無感應載流子產生,器件被夾斷,電流達到飽和,器件將處于飽和工作區,漏電流可有方程式(2)計算得到,此后再加大Vsp,電流無變化。關于-一個器件到底是P型還是N型亦或是雙極性,這主要取決于所采用的有機半導體的性質。其實對一一個獨特的有機半導體,它既擁有正的載流子又擁有負的載流子,當正的載流子起主導作用的時候,對應的有機半導體就是P型,反之,當負的載流子起主導作用的時候,對應的有機半導體就是N型。另外,一個材料表現出P型還是N型很大程度上還與器件的結構和應用的環境條件有關:當合適的注入接觸,采用無陷阱絕緣層和提供合適的環境條件,大多數有機半導體材料可表現出電子或空穴具有相同數量級的遷移率來。
有機場效應晶體管是什么----有機場效應晶體管的應用研究
早在1954年人們就開始研究有機晶體材料,但晶體質量很低。如今已經能制備出高質量的有機晶體材料,為研有機晶體半導體器件創造了有利條件。美國Bell實驗室J.H.Schon等用并五苯(Peantacene)和并四苯(Tetracene)晶體材料制成有機晶體場效應晶體管(FET)。下圖所示的MISFET結構中,晶體半導體材料為并五苯;絕緣層是Al2O3膜,厚度為250nm,源、漏電極為金,厚度為100nm。
這種有機晶體材料電阻率很高。在柵電壓的作用下,有機晶體膜的表面感生一層高濃度的空穴或電子,形成高電導層,從而與金電極形成歐姆接觸。其室溫場效應特性曲線下圖所示。空穴和電子的室溫場效應遷移率分別為2.7和1.7cm2/V.s;隨著溫度的降低,場效應遷移率按指數規律上升;當溫度低于10K時,空穴和電子的場效應遷移率分別增至1200和320cm2/V.s。