日本久章草在线一区二区三区,久久精品视频5,樱桃视频污在线观看,窝蝌蚪免费精品视频

【中心議題】

•     *PFET的基本結構
•     *PFET的工作原理

【解決方案】

•     *通過柵極電壓調控半導體層中溝道電阻的大小來控制源極和漏極間的電流
•     * PFET器件作為實現邏輯功能的最基本單元

場效應晶體管(FET)是一種利用電場控制半導體材料導電性能的有源器件,是現代電子學中應用最廣泛的器件之一，在數據存儲、邏輯運算、光電集成和放大電路以及平面顯示等領域發揮著不可替代的作用。近幾十年來，無機FET的騰飛，極大地推動了整個電子信息技術的快速發展。然而無機FET存在接近小型化的自然極限、成本較高和制備大面積器件較困難等問題。隨著有機材料半導體特性的發現以及性能的不斷改進，利用有機半導體材料來替

代FET中的無機半導體層自然成為重要的研究課題。這種新型的FET被稱為有機薄膜場效應晶體管(OFET)。

與無機FET相比，OFET有以下的突出優點：1）易于制備大面積器件；2）有機物易得，通過對有機物分子的化學修飾可以方便地調節場效應晶體管的性能；3）制備工藝簡單，成本較低；4）有機物柔韌性好，可以彎曲，易于制成各種形狀等。OFET自從1986年首次出現以來，在材料性能和制備技術開發上都取得了明顯的進步，已經應用于電子報紙、傳感器件、包括射頻識別卡在內的存儲器等領域。目前，用于制備OFET的有機半導體材料包括小分子和聚合物。以小分子作為半導體層的有機場效應晶體管，具有較高的場效應遷移率，可達1~10cm2/V·s。最近有報道，由高純并五苯單晶所制作的OFET，其遷移率高達35 cm2/V·s，不過其機械性能和穩定性都不及聚合物，且成膜大都采用真空蒸鍍方法，制造成本較高。雖然聚合物場效應晶體管的遷移率比小分子場效應晶體管的遷移率小3～5個數量級率，但由于其具有機械性能好、熱穩定性高、成膜方法簡單經濟以及適合制備大面積器件等特點，發展迅速，目前有些聚合物場效應管的性能已經達到或接近小分子及齊聚物場效應管的水平。因此，可溶性聚合物場效應晶體管被認為是未來有機電子學及微電子學的發展方向。

PFET的基本結構及工作原理

PFET器件的結構和基本性能與無機薄膜晶體管類似，是一種電壓受控三端器件，通過柵極電壓調控半導體層中溝道電阻的大小來控制源極和漏極間的電流。其基本結構如圖所示，圖中和分別代表源漏電壓和柵極電壓。

作為有機聚合物芯片，PFET器件是實現邏輯功能的最基本單元，其性能參數主要包括場效應遷移率(μF)、開關電流比(Ion/off)和跨導(gm)。場效遷移率描述有機活性層中的載流子在外加電場作用下的輸運速度，決定器件的開關速度。

開關電流比通常是指在某一飽和區源漏電壓下，器件處于開啟狀態(開態)和關閉狀態(關態)時的源漏電流之比。關態電流實際上是器件的漏電流，越小越好，它影響器件的功耗大小。在邏輯電路芯片中器件的開關電流比一般應高于106。與無機薄膜晶體管相似，器件的性能參數通常可以通過其輸出特性曲線和轉移特性曲線來表征。利用肖特基模型,PFET器件的漏電流與源漏電壓和柵電壓的關系可表示為

式中，W和L分別為PFET的導電溝道寬度和長度；Cox為PFET柵絕緣層單位面積電容；為場效應管的閥值電壓。

在傳統的無機場效應晶體管中，活性半導體層一般為輕摻雜的硅、III-V元素化合物，比如GaAs。器件工作時，由外加柵電壓引起絕緣層-半導體界面處半導體一側產生少數載流子積累，導致溝道層形成反型層或強反型層，使得從源、漏極注入的載流子能順利地通過溝道薄層，產生漏電流。在PFET中，活性半導體層由有機聚合物半導體構成。與無機材料完全不同的是，PFET器件工作時，外加的柵電壓需引起溝道薄層多數載流子的積累，因此，漏電流是溝道薄層中多數載流子輸運的結果。這是由于這兩種不同類型的半導體中電荷輸運的機理不同所致：在單晶硅等長程有序的無機半導體中，載流子輸運過程發生在導帶或價帶內；而有機聚合物半導體通常具有長程無序、短程有序的特點，電荷的輸運被認為是單個分子的分立局域態之間的一種跳躍式輸運過程。同時，聚合物半導體材料中存在著大量的結構缺陷，這些缺陷態形成豐富的缺陷能級，從而對少數載流子起到陷阱作用，導致少數載流子傳導困難。聚合物半導體內部電荷傳導機理十分復雜，還有待于進一步深入研究。