单一型与混合型酞菁系有机薄膜晶体管的制备与研究
摘要
有机半导体材料由于其工艺的简单性和价格低廉等特点可以满足大面积电子
设备的需求，使之能够在很多重要领域发挥作用。本文选取了3种不同酞菁材料
制备单一型有机薄膜晶体管，酞菁1:1混合制备混合型有机薄膜晶体管，主要结构
为氧化铟锡（ITO）/酞菁材料（MPc）/铝（Al）/酞菁材料（MPc）/铜（Cu）五层
结构。对器件进行电学和光学测试，以验证垂直结构对酞菁系有机薄膜晶体管性
能的积极影响。通过比较单一型和混合型有机薄膜晶体管的性能参数，深入分析
混合型结构对光电转换能力和光响应速度的改善机制。
首先将制备的单一酞菁器件和混合酞菁器件测试静态工作特性。制备的晶体
管Al电极分别与上下两层有源层均有接触，可以形成良好的肖特基接触。有机薄
膜晶体管的静态输出特性曲线表明，酞菁系有机晶体管呈现明显的不饱和特性，
即当基极电压一定时，工作电流呈指数形式增长。通过测试结果分析计算出有机
薄膜晶体管的静态参数，结果表明混合型有机薄膜晶体管比单一型有机薄膜晶体
管具有更低的阈值电压。在单一型有机薄膜晶体管中，ZnPc的阈值电压是1V，混
合型酞菁铜与酞菁锌有机薄膜晶体管的则是0.4V。在迁移率方面，混合型有机薄
膜晶体管也有所提高。
对器件进行光电测试，根据酞菁有源层的吸收光谱，器件的光电特性测试结
果表明，混合型有机薄膜晶体管不仅拓宽吸收光谱的范围还增加吸收率。在产生
的光电流与光敏感度方面，混合型有机薄膜晶体管有明显提升，其中酞菁铅与酞
菁锌混合型有机薄膜晶体管的光敏感度达到10.48A/W，对比单一型有机薄膜晶体
管增加了141.62倍。
对混合型有机薄膜晶体管进行动态测试，混合型有机薄膜晶体管的开关参数
为ton=0.091ms和toff=0.084ms，开关特性时间达到亚毫秒级。单一型PbPc有机薄
膜晶体管的截止频率测试结果为2.4kHz。混合材料的截止频率有所增大，迁移率
最高的ZnPc/PbPc有机薄膜晶体管的截止频率可以达到4.6kHz。本文制备的有机
薄膜晶体管为在平板显示及光敏传感器等领域提供理论依据。
关键词有机薄膜晶体管；酞菁锌；酞菁铅；光电敏感度
-I-
Preparationandperformanceofphthalocyanine
monotypeandhybridorganicthinfilmtransistor
Sensor
Abstract
Transistorsmadeoforganicsemiconductormaterialshavetheadvantagesof
mechanicalflexibility,lightweight,lowproductioncost,andsimplepreparation
process,whichcanbeappliedinimportantfieldssuchasflatpaneldisplaysand
photosensitivesensorsthroughsimpleandlow-costrepetitiveproductionprocesses
tomeetthedemandforwearableandlarge-areaelectronicdevices.Thispaperusesa
singlephthalocyaninematerialandtwophthalocyaninematerials1:1mixtureasthe
activelayertoprepareverticalstructureoforganicthinfilmphototransistors,the
mainpreparationprocesswillb