鎳摻雜五環素電晶體之研究

Translated title of the thesis: The study of Ni doped pentacene-based transistor
  • 廖 宇祥

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本論文製作出具有磁特性的有機半導體電晶體,探討不同磁化方向對於磁性電晶體的影響。實驗中利用分子束磊晶系統將Pentacene與Ni進行共蒸鍍,製作出三種不同Ni摻雜濃度之Pentacene薄膜,接著此具有磁性的薄膜製作成電晶體元件,探討不同Ni濃度的摻雜下,其對於電晶體的載子傳輸特性的影響,以及Ni在主動層當中所扮演的角色。 本實驗的第一部分為利用不同儀器來分析不同摻雜Ni濃度之Pentacene薄膜。利用化學分析電子能譜儀進行薄膜量測,從電子能譜的分析結果顯示,不同摻雜Ni濃度之Pentacene薄膜的相對濃度比值(Ni:Pentacene)為0 0450、0 0693與0 1596。利用X光繞射分析儀量測不同摻雜Ni濃度之Pentacene薄膜,從XRD圖中的分析結果顯示,Pentacene在繞射角為5 7°與11 4°時產生相對應的繞射峰(001)與(002),繞射峰(001)與(002)的半高寬並不會隨著Ni的摻雜濃度增加而改變,代表Ni的摻雜對於Pentacene的晶格排列不會有太大影響,另一方面,繞射峰(002)相對於(001)的強度會隨著Ni的摻雜濃度增加而變弱,代表Pentacene分子在垂直方向上的排列有變差的現象。利用原子力顯微鏡分析不同摻雜Ni濃度之Pentacene薄膜,可以從表面形貌上觀察到,Ni的摻雜使得Pentacene薄膜的表面粗糙度提高。在利用磁力顯微鏡分析之前,會將樣品以不同方向磁化後才進行量測,由實驗結果可以發現未摻雜之Pentacene薄膜無論在磁化前與磁化後皆沒有磁性訊號,然而有摻雜Ni之Pentacene薄膜在磁化前後皆有磁性訊號,且會隨著外加磁場變化而改變。 本實驗的第二部分以電性分析來探討不同摻雜Ni濃度之Pentacene主動層所構成的電晶體,此外,也會以不同方向的磁場將電晶體磁化後才進行電性量測。以轉換特性曲線圖分析的載子移動率結果來看,單純只有Pentacene構成主動層的電晶體,其不會受到外加磁場磁化的影響而使得載子移動率大幅地變化,另一方面,由摻雜Ni之Pentacene構成主動層的電晶體,其載子移動率會隨著外加磁場的變化而改變,尤其是當外加磁場的磁化方向與載子通道平行時,載子移動率變化的幅度可以達到三倍。由量測樣品界面缺陷能態密度與次臨界?幅的實驗結果得知,Ni對於電晶體的影響在於主動層裡,其本身具有自發性的自旋極化,使得載子在傳輸的過程中受到此自旋極化而產生散射,進而使得有摻雜Ni的電晶體輸出電流下降。 本實驗最後一部分以拉曼光譜分析Ni的摻雜與否對於Pentacene薄膜的影響,從實驗結果得知,Ni的摻雜使得Pentacene分子側邊的振動有紅位移的現象,且經由磁化後會使得紅位移的現象更顯著,表示Pentacene分子間電子自旋耦合程度提高。
Date of Award2016 Feb 17
Original languageChinese
SupervisorWei-Yang Chou (Supervisor)

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鎳摻雜五環素電晶體之研究
宇祥, 廖. (Author). 2016 Feb 17

Student thesis: Master's Thesis