張瑞芬

本論文研究一系列不同碳鏈長度之磷酸自組性單分子層(Phosphonic acid self-assembled molecules, PA SAMs)應用於p-type有機半導體dinaphtho[2,3-b:2’,3’-f]thieno[3,2-b](DNTT)之橫向和垂直電晶體以及DNTT結合無機半導體ZnO之雙載子電晶體，探討PA SAMs在金屬氧化絕緣層、電極、無機半導體的表面處理對DNTT薄膜結構與電性的影響。 在DNTT橫向電晶體中，發現以dodecyl-PA SAM (C12)進行Al2O3絕緣層表面處理可獲得最高的電洞遷移率 3.9 cm2/Vs，相較於無表面處理之Al2O3提升6倍。在DNTT垂直電晶體中，發現利用C12進行開孔金源極表面處理也獲得最高的電洞遷移率，而在ZnO/DNTT雙載子電晶體在電性上也有類似趨勢。 進一步透過原子力顯微鏡、X光繞射儀、近緣X光吸收細微結構分析表面形貌、晶格結構、有機分子傾角差異，證實DNTT沉積在C12處理之Al2O3將形成較大的晶粒結構和較少的晶界，為造成橫向和垂直方向電荷遷移率提昇之主要原因。此外，透過紫外光電子能譜量測也發現在DNTT垂直電晶體之開孔金源極進行較長碳鏈的PA SAMs處理會略微增加注入能障，但對於電晶體電流的影響並不明顯。在ZnO/DNTT雙載子電晶體中，C12處理的ZnO表面也有助於提昇DNTT電洞遷移率和減少磁滯現象，亦代表減少的表面缺陷態。 總體而言，PA SAMs可廣泛的應用於金屬氧化介電材料、金屬、和金屬氧化半導體表面修飾，適當的PA SAMs可有效的控制上方沉積的有機薄膜結構，近而提升不同元件之電性表現。