polypyrrole (ppy)‘ƒ 6xô ˙ ˜»˙ —ˇˆ·òı àÔ‰Ž t˙Û… (ofet)...
TRANSCRIPT
Poly (3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)õ�
polypyrrole (PPy)�¦ s�6 xô�Ç Ä»l� ���>�òõ�
àÔ�½�t�Û¼'�(OFET)_� :£¤$í���½
y©��&³nq
�¦�9@/�<Æ�§ @/�<Æ"é¶
Óüto��<Æõ�
December 26, 2003
Abstract
Electrical characteristics of all polymer based field effect transistors (FET)
are studied. Conjugated poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and
polypyrrole (PPy) were used for gate electrode and active layer, which were
made by photolithography micro-patterning. Polyvinyle cinnamate (PVCN)
and epoxy were used for insulating layer through spin coating. From the cur-
rent (I ) - voltage (V ) characteristic curves of all polymer based FETs, the
source-drain current (Ids) of the devices decreased with increasing positive
gate bias Vg, indicating p-type FETs operating in a depletion mode. With
negative Vg the Ids of the devices weakly increased. Depending on the channel
length between the contacts of source and drain electrodes, the on-off current
ratio (Ion/Ioff) was changed. We analyzed these results based on the ”bottle-
neck” effect. Also temperature dependence of Ids as a function of Vg of the
FET devices is discussed.
Abstract
Polymer\�¦s�6 xô�Ç���>�òõ�àÔ�½�t�Û¼'�(FET)_����l�&h�:£¤$í�¦���½ �
%i���. ����$í poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polypyrrole
(PPy)�¦ l�íß�×�æ½+Ëܼ�Ð >�s�àÔ ����FGõ� �Ö$í8£x�¦ ëß�[þt%3���. Polyvinyle cin-
namateü< epoxy\�¦ Û¼�2; �ïh�A ~½ÓZO�ܼ�Ð ]X����8£x�¦ ëß�[þt%3���. Polymer\�¦ s�6 x
�#� ëß���H FET_� ���ÀÓ(I ) - ���·ú�(V ) :£¤$íܼ�ÐÂÒ'� device\� �ª�_� gate ���
·ú�V�¦ �� ���� source(S)ü< drain(D)_� ���ÀÓ (Ids)��H y���è � 9 /BN�9��×¼\�"f
���1lx÷&��H p-type FET�Ð ����z�¤��. 6£§_� Vg�¦ �� ���� Ids��H ��FK 7£x��ô�Ç��.
Sourceü< Drain_� ����FG ]X�8ú¤ G�V,� U�s�\� _��>r ���H ���ÀÓ &h�Y>�q�(Ion/Ioff)_�
����o\�¦ �'a¹1Ï �%i���. s� ���õ�\�¦ ”bottle-neck” òõ��Ð ì�r$3� �%i���. ¢ô�Ç �:r�
\� ���Ér Vg_� Ids_� _��>r$í\� @/K� ���½ �%i���.
Contents
1 "�Òeµ 1
2 l� Òeµ 5
2.1 ����$í �¦ì�r�� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 ��� � ���²ú� �&³�©� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.1 Variable range hopping (VRH) model . . . . . . . . . . 8
2.2.2 #î3lq�&³�©�[Bottle neck effect] . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.3 Stretched-Exponential Relaxation . . . . . . . . . . . . 13
2.3 OFET Ä»���8£x_� AC Ä»��� :£¤$í . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.4 àÔ�½�t�Û¼'� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.4.1 MOSFET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4.2 TFT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3 �� ��@ 33
3.1 �� ]j��� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.1.1 l�íß�×�æ½+Ë~½ÓZO�(Photolithographic Patterning Method) . 34
i
3.1.2 ��� Ä»l� Field Effect transistor (OFET) ]j��� ~½ÓZO� . . . 35
3.2 �è��_� ���l� :£¤$í x9� ½$íÓüt|9�_� 8£¤&ñ~½ÓZO� . . . . . . . . . . . 36
3.2.1 f��ÀÓ ���l� ����� 8£¤&ñ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.2.2 OFET_� Ä»���8£x_� AC Ä»��� �©�ú (dielectric constant)
8£¤&ñ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2.3 Soft OFET 8£¤&ñ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4 ����@ Úrø� ��� �×�+ 46
4.1 r�«Ñ_� :£¤$í . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.1.1 PEDOT_� f��ÀÓ ����� 8£¤&ñ x9� �:r� _��>r$í ���õ� ì�r$3� 46
4.1.2 ]X����8£x_� Ä»����©�ú . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.2 Soft OFET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.2.1 OFET :£¤$í ���õ� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.2.2 OFET ���1lx"é¶o� x9� ½1lx K�"î . . . . . . . . . . . . . . 58
5 Úr Òeµ 66
Bibliography 68
ii
List of Figures
1.1 {9��+þA_� Ä»��� ��¦ (ìøÍ)ÈÒ"îô�Ç Ä»l� ~ÃÌ}�� àÔ�½�t�Û¼'� . . . . 4
2.1 @/³ð&h���� ���l�����$í �¦ì�r��[þt_� �o�<ƽ� . . . . . . . . . . 7
2.2 #î3lq�&³�©� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3 s��©�&h���� Metal-insulator-semiconductor ]X�½+Ë_� \��-t� {�ÕªaË> 26
2.4 MIS juction\� ���·ú������r� \��-t�{�����o, (a) »¡¤&h�( V < 0 ),
(b) /BN�9�( V > 0 ), (c) ìøÍ���(V > 0, Ef > Ei) . . . . . . . . . . 27
2.5 MIS ]X�½+Ë\�"f_� >�������·ú�\� ���Ér >������� �_� ����o[23] . . . . 28
2.6 MISFET ½� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.7 MISFET_� Vg − Id:£¤$í/BG��� . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.8 MISFET_� Vd − Id:£¤$í/BG��� . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.9 TFT_� »¡¤&h�, �í�o�©�I� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1 ����$í Óüt|9�õ� ]X����$í Óüt|9� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.2 l�íß�×�æ½+Ë~½ÓZO� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.3 Ä»���ô�Ç OFET ]j���õ�&ñ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.4 OFET_� >h|ÄÌ� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
iii
3.5 f��ÀÓ ���l� ����� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.6 AC :£¤$í 8£¤&ñ (Quadtech 7600 Precision RLC Meter) . . . . . 45
4.1 f��ÀÓ ���l� �����_� �:r� _��>r$í z�+«>���õ� . . . . . . . . . . . 49
4.2 Ä»����_� ÅÒ��ú\� ���Ér Ä»����©�ú 8£¤&ñ . . . . . . . . . . . . 51
4.3 PEDOT OFET �è��_� ���ÀÓ - ���·ú� :£¤$í . . . . . . . . . . . . 54
4.4 PPy OFET �è��_� ���ÀÓ - ���·ú� :£¤$í . . . . . . . . . . . . . . 55
4.5 contact G�V,� U�s�\� ���Ér ���ÀÓ - ���·ú� :£¤$í . . . . . . . . . . 56
4.6 contact G�V,� U�s�\� ���Ér ���ÀÓ - ���·ú� :£¤$í . . . . . . . . . . 57
4.7 >�s�àÔ ���·ú�\� ���Ér ����� ����o . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.8 r�çß�õ� Vg\� ���Ér Ids ����o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.9 Vg = 0 V{9� �âĺ_� Ids_� 1st Stretched-Exponential fitting . . 62
4.10 Vg = 30 V{9� �âĺ_� éß�0Ar�çß�{©� Ids . . . . . . . . . . . . . . 62
4.11 �:r� ����o\� ���Ér �èÛ¼ ×¼YU��� ���ÀÓ ����o . . . . . . . . . . . 63
4.12 /BNl�$íì�r\� ���Ér Vg vs. Ids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
iv
List of Tables
4.1 /BNl�×�æ_� $íì�r¹כ�è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
v
Chapter 1
"�Òeµ
1947�� Bell ���½�è_� J. Bardeen, W. Brattain, W. Shockley\� _�K�
germanium àÔ�½�t�Û¼'�[1]�� µ1Ï"î÷&#Q��� s�Êê àÔ�½�t�Û¼'���H ��� ñ7£x;�¤_� ½
z��¦ K� �~�� ���/BN�'a(¨Q�)�¦ @/��� � 9 ����� íß�\O��¦ ��ØÔ>� µ1Ï���r�(����.
Germanium àÔ�½�t�Û¼'���H ��� 80Ò&ñ�_� �:r�µ1Ú\� |�n�t� 3lw ���H ���&h�s�
e��l�\� t��FK�Ér ��� 180Ò s��©�_� �:r�\�� |�v9� ú e����H Óüt|9���� z�o��BH(Si)�¦
s�6 x �#� Áºl�Óüt àÔ�½�t�Û¼'�\�¦ ]j��� �%i���. Õª�Q�� Áºl�Óüt àÔ�½�t�Û¼'���H
1,000Ò�� �Å���H �¦�:r/BN&ñõ� 4�¤ú�ô�Ç /BN&ñõ�&ñ�¦ ½¹כ�l�\� s��Qô�Ç éß�&h��¦
�Т-a �l� 0A �#� $��:r\�"f çß�éß�ô�Ç /BN&ñs� ��0pxô�Ç Ä»l�Óüt àÔ�½�t�Û¼'�\� @/
ô�Ç ���½�� �Öµ1Ïy� ���'�� ×�æs���[2].
Ä»l�Óüt�Ér 1970��@/ ÊêìøÍÂÒ'� /BNÓ�o Ä»l� �¦ì�r��\� &h�]X�ô�Ç �iç�¦ :�x
K� ���l� ������� ½o�\� ��¾ú�>� �²ú�|c ú e������H ��sכ ·ú��9&����[3]. �&³
F� Ä»l�Óüt�Ér ����� 8£¤���\�"f, ]X�����(polystyrene 1px)�ÐÂÒ'� ìøÍ��, ����
1
�(�iç�)a polypyrrol 1px) ���H ÂÒì�r\� æ¼s��¦ e����. þj��H\���H ìøÍ�� $í|9�
�¦ (��H π- Ä»l� �¦ì�r��\�¦ s�6 xô�Ç LED, I��ª� ���t�, F�gG'p"f, Ä»l�~ÃÌ}�� àÔ�½�t�
Û¼'�(OFET), �o�<Æ G'p"fü< °ú s� ���ª�ô�Ç 6£x6 x ���½[þts� �Öµ1Ïy� ���'��÷&�¦ e��
��[4, 5, 6, 7, 8, 9, 10].
Ä»l� àÔ�½�t�Û¼'� (OFET)\� �'aô�Ç ���½��H 1980��@/ {9��:r\�"f Tsumura
1pxs� polythiophene�¦ s�6 x �#� ëß���H OFET[11]ü< p�²DG\�"f Friend ÕªÒ�s�
polyacetylene�¦ s�6 x �#� ëß���H OFET[8] s�Êê�Ð ��� [j>�&h�ܼ�Ð ���½�� r����
÷&%3���. Ä»l� ìøÍ����H l��>r_� éß� ���&ñ z�o��BH ìøÍ��\� q�K� ��� �(�����, &ñ
/BN)_� s�1lx��� 10−3 C� &ñ� ±ú�t�ëß� Ä»l� ~ÃÌ}�� àÔ�½�t�Û¼'�\�¦ ]j���r� spin
coating, 6 xÓ�o casting, printing, stamping�¦ s�6 x ���� @/���&h��o�� 6 xs� ��¦,
�©��:r &ñ�_� $��:r\�"f ]j��� �#� Ä»���ô�Ç l�óøÍ0A\� &h�6 xs� ��0px � 9 q��§&h�
éß�í�Hô�Ç/BN&ñܼ�Ð]j�q�6 x ¢ô�Ç$�§4� ���. ¢ô�ÇØ�æ���\�_�K�L:t�t�·ú§�¦ ½
ÂÒo����� ]X��¦ ú e������H �©�&h�s� e����. ¢ô�Ç Ä»���ô�Ç àÔ�½�t�Û¼'�(Soft FET)
\�¦ ]j��� �l� 0AK�"f��H ����FGF�«Ñ\�¦ �Ð:�x_� àÔ�½�t�Û¼'�ü< °ú s� �FKs��� ·ú�ÀÒ
p�³ouõ� ²ú�o� ÈÒ"î ����"f� ����FGõ� �Ö$í8£x_� contact_� ë�H]j_� K����õ� �è��
\�¦ ]X�%3��¦ �âĺ l�>�&h�ܼ�Ð îß�&ñ½+É Ãº e���2�¤ Ä»l�Óüt�¦ s�6 x ���H ��� Ä»l�
àÔ�½�t�Û¼'�\� @/K� ���½�� �Öµ1Ï ���[12, 13]. ��� Ä»l� àÔ�½�t�Û¼'���H p�A� íß�
\O��¦ 0AK� F�g#3�0Aô�Ç ì�r��\�"f Áºl�Óüt �è��\�¦ �Т-a @/� ����� 1lq��&h���� :£¤
úô�Ç 6£x6 xì�r��\�¦ �½ÓØ�¦ � 9 �©�\O�&h� 6£x6 x��u���H 9þt�¦����sכ \V�©�s� ÷&#Q���
��[14, 15, 16, 17].
�:r�7Hë�H\�"f��H poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polypyr-
role (PPy)�¦ ����FGõ� �Ö$í8£xܼ�Ð s�6 x ��¦, polyvinyle cinnamateü< epoxy
(FAE2500)\�¦ ]X����8£xܼ�Ð ��6 x �#� {9��+þA_� Ä»��� ��¦ (ìøÍ)ÈÒ"îô�Ç Ä»l� ~ÃÌ
2
}�� àÔ�½�t�Û¼'�\�¦ ]j���(ÕªaË> 1.1 �ÃÐ�) �%i���. ]j����)a ��� Ä»l� àÔ�½�t�Û¼'�_�
�è�����1lx"é¶o�\�¦½©"î ��¦�è��_� òÖ�¦�¦7£x���r�&�"f�[j@/n�Û¼e�¦YUs� ½
1lx�è���Ð �Ö6 x½+É Ãº e���2�¤ ���½ �%i���.
3
Figure 1.1 {9��+þA_� Ä»��� ��¦ (ìøÍ)ÈÒ"îô�Ç Ä»l� ~ÃÌ}�� àÔ�½�t�Û¼'�
4
Chapter 2
l� Òeµ
2.1 ¦�>�¿Å]� �§&P���
�¦ì�r��(polymer)����H ��Érכ ì�r��|¾Ós� �H ì�r��\�¦ ú� ���HX< �Ð:�x_� ì�r��
ü<"îSX�ô�Ç�â>���e����H��Ér��m���Óüt$íכs�/åL���y���� ���Hì�r��|¾Ó,��� 10,000
s��©�_� �¦�כ �¦ì�r���Ð ÂÒ�Ér��. �¦ì�r��\�¦ +þA$í ���H òøÍ�è��H 4>h_� ���������
e����HX<, ÕªaË> 2.1_� benzene%�!3� 3>h_� ������� ���]X�ô�Ç ¿º >h_� òøÍ�èü< ú
�è "é¶�� ��s�\� sp2 �D¥$íC��\�¦ +þA$í �#� σ ���½+Ëܼ�Ð s�ÀÒ#Q��� ���y��+þA î
����¦ s�ÀÒ�¦, �� Qt� ô�Ç >h_� ������� Õª î���\� úf��ô�Ç pzC��\� (�4R e��
#Q π��������¦ ô�Ç��. s�ü< °ú �Ér �$�H$�s� ���� 0Au�\� Áºô�Çy� ������÷&��� poly(p-
phenylene)(PPP)����H �¦ì�r���� ÷&�¦ ì�r�� C����H ×�æo?÷&#Q \��-t�{�\�¦ +þA
$í �>� �)a��. ���½+ËU�s�_� �ü< �¦ì�r��_� \��-t� {�çß����_� ß¼l���H �©��'a�'a>�
\�¦°ú��¦e��ܼټ�Ð π�����_�0lx�\�¦ �]X� �#��¦ì�r��ìøÍ��_�\��-t� ½�\�¦
5
�]X�½+Éúe����.����"f�¦ì�r��ìøÍ��\�"fÅÒ��_þt ¢��H�����_þt_��o�<Æ&h� �
��� 1px�¦ :�x �#� π�����_� 0lx�\�¦ �]X� ���� �¦ì�r�� ìøÍ��_� \��-t�{� çß����
�¦ ����or�~� ú e���¦, ìøÍ��&h���� $í|9��¦ 6£x6 x ���� �¦ì�r�� FET]j���s� ��0px
���.
6
OO
S n
σ � ���
π ��� �
Benzene poly(p-phenylene)
polypyrrole poly (3,4-ethylenedioxythiophene)
n
NH
n
Figure 2.1 @/³ð&h���� ���l�����$í �¦ì�r��[þt_� �o�<ƽ�
7
2.2 ¦�> � ¦�>I±Ó «Å�(�×
2.2.1 Variable range hopping (VRH) model
���&ñ ��ü<��H ²ú�o� q����&ñ|9� �¦ì�r�� Óüt|9�s��� Ô�¦í�HÓüts� ú§�Ér ìøÍ��
_� �âĺ ��� � ���²ú� �+þA�Ér ß¼>� ¿º ��t��Ð ��Ðüt ú e����. �����H \��-t� {�
�+þAs��¦ ¢ �����H hopping �+þAs���. \��-t� {� �+þA�Ér ÅÒ�Ð l��_� ì�r��
î�r1lx\�"f �:r� T\�"f \P�\��-t� (kBT )\�¦ °ú���H l�� ì�r��_� Boltzmann SX�Ò�¦
ì�r�í%�!3�SX�Ò�¦&h���������_��ª�õ�8A�9�¦ ���H\��-t�çß���� (ε)ëß�s�����\��'a
#�ô�Ç����H �.���sכ ���l� �����_� �:r� _��>r$í�Ér ��6£§õ� °ú s� l�Õüt�)a��.
σ(T ) = σmin exp(− ε
kBT
)(2.1)
#�l�"f σmin��H þj�è f��ÀÓ ���l� �����s���. ¿º ���P:�Ð hopping �+þAs�
e����HX<, hopping\���H #��Q 7áxÀÓ_� �+þAs� e��ܼ�� ìøÍ��/åL ���l������\�¦ ��
��� ����$í �¦ì�r��\� ��ÅÒ ú� ú���H variable range hopping (VRH) �+þAs� e��
��[18]. s� �+þA�Ér�������\��-t�{���s�\�¦8A#QSX�íß� (diffusion)÷&��H����Ðכ
��H q����&ñ|9� M:ë�H\� Òqtl���H Fermi \��-t� ï�r0A ��H%�_� ²DG�è�o�)a �©�I� ��s�
\�¦ ������� hopping ���H �.���sכ s� �âĺ ���l������\� l�#� ���H ¹����Érכ ��
6£§_� 3��t��Ð ��Ðüt ú e����.
1) \��-t� (W )� �FG4�¤: �:r� T\�"f W\�¦ �FG4�¤ ���H �����_� ú�� #Q�"� �©�I�\�¦
&h�Ä»½+É SX�Ò�¦ - exp(−W/kBT )
2) phonon ÅÒ��ú: νph
3) ����� ��1lx �<Êú_� overlap &ñ�: exp(−2αR)
8
���l��©� E\�¦ ��½+É M: ���l��©� ~½Ó�¾Ó (+)õ� ���l��©� ìøÍ@/ ~½Ó�¾Ó (-)ܼ�Ð �����_�
hopping SX�Ò�¦�Ér ��6£§õ� °ú s� ����èq ú e����.
P = νph exp(−2αR− W ± eRE
kBT
)(2.2)
�����_� hopping�Ér phonon_� �¹¡§�¦ ~ÃÎl� M:ë�H\� νph�� 9þtú2�¤, ��1lx �<Êú_�
overlaps� ú§�¦Ãº2�¤ �8 ú� s�ÀÒ#Q�����. #�l�\�"f R�Ér #Q�"� �©�I���t�_� ��o�
s� 9, α��H ²DG�è�o�)a U�s� L_� %i�ús���. Fermi \��-t� ��H%�_� kBT \��-t�
½çß�\� e����H �����_� ú��H 2N(EF ) kBT�� �)a��. ���ÀÓ x9�� (J)��H �����_� ú
(n), ��� �|¾Ó (q), �����_� îç�H 5Åq� (v)_� Y�Ls�Ù¼�Ð
J = 2N(EF )kBT × e×Rνph exp(−2αR− W
kBT
)
×[exp
(eRE
kBT
)− exp
(−eRE
kBT
)]
= 4eRkBTN(EF )νph exp(−2αR− W
kBT
)sinh
(eRE
kBT
)(2.3)
�� �)a��. ���ô�Ç ���l��©�{9� M: (eRE ¿ kBT ) ��6£§õ� °ú ��.
sinh(
eRE
kBT
)' eRE
kBT(2.4)
����"f f��ÀÓ ���l� �������H ��A� d��õ� °ú s� %3��¦ ú e����.
σ =J
E= 4e2R2N(EF )νph exp
(−2αR− W
kBT
)(2.5)
= σ0 exp(−2αR− W
kBT
)(2.6)
9
#�l�"f σ0 = 4e2R2N(EF )νphs���. \��-t� çß���� dE\� �©�I�ú��H
4
3πR3N(EF )dE (2.7)
�� �)a��. 3D-VRH�+þA�¦ l�ï�rܼ�Ð >�íß� ����, îç�H&h� hopping \��-t�(W )��H
d�� 2.7_� %i�ú�� �)a��.
W =1
43πR3N(EF )
(2.8)
0A_� f��ÀÓ���l������ d�� 2.6��H Rõ� α_� �<Êú�� �)a��. s� Ñüt_� �'a>�\�¦ ·ú�l�
0AK� ���l������\�¦ R\� @/K� p�ì�r �#� ���l�������� þj@/�� ÷&��H Rõ� α°úכ
�¦ ½ �#� �Ð���,
R =31/4
(2παN(EF )kBT )1/4(2.9)
α =3
2πR4N(EF )kBT(2.10)
�Ð >�íß��)a��[18]. s� úd���Ér �:r�\� ���� hopping ��o��� ��� ���H �¦�כ ú� �
��HX<, s���Érכ ������� �:r�\� ���� variable range hopping�¦ �#� f��ÀÓ���l����
��\� l�#�\�¦ ô�Ç����H �.���sכ ����"f Rõ� α°ú�כ¦ d�� 2.6\� V,�#Q >�íß� ����,
f��ÀÓ���l��������H
σ = σ0 exp
−
(T0
T
) 14
(2.11)
�¦ %3���H��. #�l�"f T0 = 16α3/kBN(EF )s��¦, 3�"é¶&h� ���l� �����\�¦ ����?/
%3���. >�íß��)a ���l� �����_� úd���¦ s�6 x �#� {9�ìøÍ&h���� d�"é¶_� �<Êú�Ð ��
10
��?/��� ��6£§õ� °ú ��.
σ = σ0 exp
−
(T0
T
) 1d+1
(2.12)
2.2.2 ÄZ� â«Å�(�×[Bottle neck effect]
#î3lqs�����H éß�#Q��H #î 5Åq\� {��|�� Ó�o��� �-Áº À1Ïo� ���t� ·ú§�2�¤ �
l�0AK�a%v>�ëß�[þt#QZ�~�ÉrÅÒÑüæs�ÂÒì�r�¦��o������.#î3lq�&³�©�s�êøÍs�%�!3�V,�
�Ér ��sכ °ú���l� a%v��t�Ù¼�Ð ���K� {9�#Q����H �&³�©��¦ ú�ô�Ç��.
FET�è��_� »¡¤&h�÷&��H ~½Ód��\�"f��H gate ���·ú�(Vg)�� �����|c M:��H G�V,�s�
a%v��t���H�&³�©�s�������t�·ú§��H��.ìøÍ���ÕªaË> 2.2\�¦�Ð��� p-type_�/BN�9�+þA~½Ó
d��\�"f��H Vgs� 0{9� M:\�� source-drain ���ÀÓ�� âìØÔ 9 Vgs� %i� ��s�#QÛ¼�Ð
7£x�� ����"f y���è ���H :£¤fçs� e����. Vg�� �ª�ܼ�Ð �����÷&��� G�V,�s� a%v��t���H
�&³�©�s� ����èß���. G�V,�s� a%v��t���� ���/BN[þts� t���°ú� ú \O�>� �)a��. 7£¤, Vg\�
_�ô�ÇG�V,�[þts�a%v��t���H#î3lq�&³�©�s�����èß���.ìøÍ��� Vg�� 0s�����6£§Ü¼�Ð���
��÷&��� #î3lq�&³�©��Ér ������t� ·ú§��H��.
11
��������������������
S DIdsL
� �� �� �� �
� � � � � � � �
�������������������� � � � �
S DIds
L
��������������������
S DIdsL
� � � �
��������������������
��������������������
��������������������
Figure 2.2 p-type_�/BN�9�+þA{9��âĺ : (a) Vg = 0 V (b) Vg > 0 V (#î3lq�&³�©�)
(c) Vg < 0 V
12
2.2.3 Stretched-Exponential Relaxation
Stretched-exponential �<Êú��H Kohlrausch[19] ZO�gË:ܼ�Ð ú� ·ú��94R M®o��.
Stretched-exponential s�¢-a_� �м#�&h���� :£¤$í�Ér Óüto�&h�ܼ�Ð ���:r ��sכ ��m�
��. éß�t� s��:r��[þts� Stretched-exponential �+þAs� ú��¦ �¦����sכ Òqty�� ��¦
�ݶô�Ç �.���sכ Kohlrausch ZO�gË:�Ér Ä»o��� �¦ì�r��%�!3� ���+þA&h�ܼ�Ð C�\P�s� 4�¤
ú�ô�Ç 6£x|9�Óüt|9�_� s�¢-a(¢-a�o)÷&��H �&³�©�\� ú� ú���H��. ¢ô�Ç spin, q����&ñ|9� z�
o��BH1px ���Ér #��Q >�\�"f� ú� ú���H��[20, 21, 22].
n(t) = n(0) exp[−(t/τ)β] (2.13)
β��H 0\�"f 1��s�_� °úכs��¦, τ��H diffusionü< drift\� _�ô�Ç ion_� 5Åq�s���[22].
Stretched-exponential �<Êú\�¦ s�6 x �#� �:r� ����o\� ���Ér r�çß�\� �<Êú
\� ���� ���ÀÓ\�¦ ����?/��� d�� 2.14�Ð l�Õüt�)a��.
I(t)− I(∞)
I(0)− I(∞)= exp[−(
t
τ)β], (2.14)
\�"f I(0) = 0ܼ�Ð ¿º�¦ &ño� ���� d�� 2.15�Ð &ño� �)a��.
I(t) = I(∞)− I(∞)exp[−(t
τ)β] (2.15)
s� �+þA�Ér dangling bond�� ��-(ìøÍ��\��D¥{9�÷&#Q��Ä»�����\�¦7£x��r�v���H
Ô�¦í�HÓüt)_� ú�� ����o ���H ��sכ "é¶���s���.
13
2.3 OFET ˦�>¥� �+ AC ˦�> §�Å]�
Ä»����(dielectric)\� ü@ÂÒ\�"f AC ���l��©��¦ �� ���� AC ���·ú�\� _�K�
Ä»����_� ��� �[þts� F�C�\P�ô�Ç��. s��ÐÂÒ'� 4�¤�è Ä»����©�ú ½½+É Ãº e����. ���
/BN\�"f ���&h� A(m2)��� ����FG çß���� d(m)ëß��pu b��#Q4R e����H Ä»����\� AC ���·ú�
(V = V0eiwt)�¦ ����� ���� ���l�6 x|¾Ós� C0 = ε0A
d��� »¡¤���l�\� $��©��)a ��� ���H
Q = C0Vs���. ε0��H ���/BN\�"f Ä»���Ö�¦s���. Ø�æ���l���H ��� �\�¦ $��©� �l� 0AK�
"f��H Ø�æ������ÀÓ\�¦ =åJ#Q[þt�����. s�M:_� Ø�æ������ÀÓ��H
Ic =dQ
dt= iwC0V (2.16)
s���. Ä»������ ���/BNs� ����� ���Ér Óüt|9��Ð G�0>��� �âĺ ���l�6 x|¾Ó�Ér
C = C0ε′
ε0
= C0κ′ (2.17)
�Ð 7£x��ô�Ç��. ε′�Ér Óüt|9�s� e���¦ �âĺ_� Ä»���Ö�¦s� 9 κ′�Ér ε′õ� ε0_� q�Ö�¦�Ð Óüt
|9�_� Ä»����©�ú\�¦ �����·p��. Ø�æ������ÀÓ_� $íì�r��� Icü< 1lxr�\� �<Hz����ÀÓ $íì�r
��� Ils� 1lxr�\� âìØÔ>� �)a��. s�M:_� �<Hz����ÀÓ��H Il = GVs���. G��H »¡¤���l�
_� �� ü����Û¼s���. »¡¤���l�\� âìØÔ��H 8úx ���ÀÓ��H Ic + Il s�Ù¼�Ð
I = Ic + Il = (iwC + G)V (2.18)
14
s���. 4�¤�è Ä»���Ö�¦ ε∗ = ε′ − iε′′�¦ �{9� �#� 8úx ���ÀÓ\� @/{9� ����
I = (iwε′ + wε′′)C0
ε0
= iwκ∗C0V (2.19)
�Р%3�>� �)a��. s�M:
κ∗ =ε∗
ε′= κ′ − iκ′′ (2.20)
ܼ�Ð 4�¤�è Ä»����©�ús���.
15
2.4 çÃwñdm�â«'a
àÔ�½�t�Û¼'���HìøÍ��_� source\�"f drain\�âìØÔ��H���ÀÓ\�¦ gate\���ô�Ç
���·ú�\� _�ô�Ç ���l��©�ܼ�Ð ]j#Q�)a��. source��H ]X�t�÷&#Q e��#Q ������� &ñ/BN_�
/BN/åL%� %i�½+É�¦ ��¦ gate��H ]X����8£x\� ���·ú��¦ ����� �#� ]X����� ��s�\� ��� �
_��ª��¦����or�v���H%i�½+É�¦ ��¦e����.�è��_�1lx���"é¶o�\�¦ p+þAìøÍ��(ÅÒ���
��� &ñ/BN��� ìøÍ��)\�¦ ×�æd��ܼ�Ð ¶ú�(R�Ð��.
1) sourceü< drain��s�\� ���·ú��¦ ����� ��¦ gate ���·ú��¦ ����� �t� ·ú§Ü¼
���ìøÍ�� ?/_���� �[þt�ÉrìøÍ�� ?/\��¦ÀÒ(�4Re��#Q"f source drain���·ú�\�
q�YV �#� ���ÀÓ��H âìØÔ>� �)a��.
2) gate\��ª�_����·ú��¦����� ����]X����8£x\�e����H&ñ/BN[þts����l��©�\�_� �
#��Ö$í8£xܼ�Ð �¦����>��)a��.]X�����\�������� ���\O���H/BN�9�8£x (depletion
layer)s�Òqtl�>��)a��.��� �î�rìøÍ����×�¦#Q[þt#Q gate���·ú�s�&�t����&�|9�ú2�¤
�8 ±ú��Ér ���ÀÓ�� âìØÔ>� �)a��.
3) gate\� 6£§_� ���·ú��¦ ����� ���� �Ö$í8£xõ� ]X����8£x ��s�\� �ª�_� ��� ���
Ä»�÷&#Q »¡¤&h�8£x (accumulation layer)s� Òqt|����. sourceü< drain\� ���·ú��¦ 6£§
ܼ�Ð �����½+Éú2�¤ sourceü< drain ��s�_� ���ÀÓ��H 7£x��½+É �.���sכ
àÔ�½�t�Û¼'���H ��s�e�¦�� ]X�½+Ë (bipolar junction) àÔ�½�t�Û¼'�, �FK5Åq-íß��o
}��-ìøÍ�� ���>�òõ� àÔ�½�t�Û¼'� (MOSFET)�Ð ��Ðütú e����. ��s�e�¦�� ]X�½+Ë
àÔ�½�t�Û¼'���H�����ü<&ñ/BN(hole)_�¿º��t�H�o�#Q�����ÀÓ\��'a �#�Õª�©�~½Ó
_� s�1lx\� _��>rK� 1lx��� ���H àÔ�½�t�Û¼'�\�¦ ú�ô�Ç��. >hZ>�&h�ܼ�Ð [j >h_� �iç
�)a %ò%i�õ� ¿º>h_� p-n]X�½+Ë�¦ ��t��¦ e����. MOSFET��H ��¥y� MOS���¦ ÂÒØÔ
9 ìøÍ�� l�%3��è���Ð |9�&h��\�¦ Z�}{9�ú e����H :£¤fçs� e��#Q @/½©� |9�&h��r�Ð
16
\� ú§s� æ¼�����. MOS��H Metal Oxide Semiconductor\�¦ ���g�Aô�Ç��. MOSFET
� %i�r� ����G�V,�_� +þAd��\� ���� n-G�V,�õ� p-G�V,��Ð ½ì�r÷& 9 y��y�� ½��©�
7£x��+þA(enhancement type)õ� /BN�9�+þA(depletion type) ܼ�Ð ½ì�rô�Ç��. 7£x��+þA
�Ér gate���·ú�s� 0{9�M:\���H drain���ÀÓ��âìØÔt�·ú§Ü¼ 9 gate���·ú�_�7£x��\���
��Ø�¦§4����ÀÓ��7£x��ô�Ç��./BN�9�+þA�Ér gate���·ú�s� 0{9�M:\�� drain���ÀÓ��âìØÔ
9 gate ���·ú�s� %i� ��s�#QÛ¼�Ð 7£x�� ����"f y���è ���H :£¤fçs� e����.
2.4.1 MOSFET
(1) MIS ]X�½+Ë
ÕªaË> 2.3�Ér Metal-Insulator-Semiconductor(MIS)_� ½�s���. p-+þA ìøÍ�
�\� ���·ú�s� �����÷&t� ·ú§�Ér �©�I�(V = 0 V)_� s��©�&h���� \��-t�{� ½�s���.
]X����8£xõ� ìøÍ�� ��s�_� ���çß�_� {�½ÂÒ�Qf��s� �Ð#�t���HX< s���H �FK5Åqõ� ìøÍ
��ü<_� {9��<Êú(work function)_� �s�M:ë�Hs���. s� �s���H ü@ÂÒ\�"f �FK5Åq
\� {9�&ñô�Ç ���·ú��¦ �����K��� îòøÍK�t���HX< s�M:_� ���·ú��¦ flat-band���·ú�s���
�¦ � 9, ��6£§õ� °ú s� ÅÒ#Q�����.
Vfb = χs + Ec − Ef − φm (2.21)
s�M: �FK5Åq\� �ª� ���·ú��¦ ����� �>� ÷&���, \��-t�{���H ��A��Ð 6f#Qt� 9, 6£§ ���
·ú��¦ ����� �>� ÷&��� \��-t�{���H 0A�Ð 6f#Q����� (ÕªaË> 2.4�ÃÐ�). 6£§ ���·ú��¦
�FK5Åq\� ����� ����, �ØÔp�ï�r0A��H �Ð�� �������{� Aá¤Ü¼�Ð s�1lx �>� �)a�� (ÕªaË>
2.4(a) �ÃÐ�). ���õ�&h�ܼ�Ð ��ú ��� � î�rìøÍ����� &ñ/BN(hole)�Ér ]X����8£xõ� ìøÍ��
17
>����\� |9�×�æ �>� ÷&#Q, ìøÍ��?/\� e����H &ñ/BN_� 0lx��Ð�� ìøÍ�� >����\�"f
_� &ñ/BN_� 0lx��� Z�}�� t���HX< s�\�¦ »¡¤&h�(accumulation)�©�I����¦ ô�Ç��. ìøÍ@/
�Ð �ª� ���·ú��¦ �FK5Åq\� ����� �>� ÷&��� flat band �©�I�\�¦ ��5g \��-t�{���H ��A�
�Ð 6f#Qt�>� ÷&��HX<, ìøÍ��ü< ]X����8£x_� >���� ��H%�\�"f_� �ØÔp�ï�r0A��H ��
�����{�_� ���©���o�ü< �8¹¡¤ YO�#Qt�>� ÷& 9, ���õ�&h�ܼ�Ð &ñ/BN_� 0lx���H ±ú���
t���HX< s�\�¦ /BN�9�(depletion)�©�I����¦ ô�Ç��.
�ª�_� ���·ú��¦ >�5Åq 7£x��r�v���� ìøÍ��ü< ]X����8£x_� >���� ��H%�\�"f_� �
ØÔp�ï�r0A�Ér ����{�_� ���©���o�\� ]X���H �>� ÷&��HX<, s�XO�>� ÷&��� ]X����8£x>�
���_� ìøÍ����H n-+þA ìøÍ��_� :£¤$í�¦ �Ðs�>� �)a��. 7£¤ p-+þAìøÍ��_� >����ëß�
n-+þAìøÍ���Ð��7 >�÷&��H����X<s�\�¦ìøÍ���(inversion)s���ô�Ç��.0A_�?/6 xכ
�¦ &ñ|¾Ó&h�ܼ�Ð >�íß� �l� 0AK� Poisson ~½Ó&ñd��õ� Boltzmann ì�r�í�<Êú[23]\�¦
s�6 x �#� MIS ½�\�"f_� ��� �x9��\�¦ ½ �>� ÷&���
ρ = q[N+d −N−
a + p0exp(−qV
kT)− n0exp(
qV
kT)] (2.22)
�Ð jþt ú e��ܼ 9, #�l�"f N+d ü< N−
a ��H y��y�� s��:r�o�)a ��-(donor)ü< %3�!ss
'�(acceptor)_� 0lx�\�¦ �����·p��. Õªo��¦ p0 ü< n0 ��H î+þA �©�I�\�"f_� �����
ü< &ñ/BN_� 0lx�s���. s� d��\�"f ìøÍ��?/\�"f_� ���l�&h� $í|9��Ér ×�æ$ís� ÷&#Q
�� �Ù¼�Ð, ��6£§õ� °ú s� H�d�¦ ·ú� ú e����.
N+d −N−
a + p0 − n0 = 0 (2.23)
0A_� d�� 2.22ü< d�� 2.23�¦ possion ~½Ó&ñd��\� @/{9� ����
d2V
dx2=
q
εs
n0[exp(qV
kT)− 1]− p0[exp(
−qV
kT)− 1] (2.24)
18
�¦ %3���H��. s� p�ì�r ~½Ó&ñd���¦ Û�¦l� 0AK�, ���l��©� E\�¦ �{9� ����
E = −dV
dx(2.25)
\�"fd2V
dx2= −dE
dx= −dE
dV
dV
dx= E
dE
dV(2.26)
�Ð jþt ú e����. #�l�"f d�� 2.26_� ��ÉrAᤠ�½Ó�¦ d�� 2.24\� @/{9� �#� %3�#Q��� p�
ì�r ~½Ó&ñd���¦ V\� @/ �#� &h�ì�r ����
E =
√2kTp0
εs
f(V ) (2.27)
�Ð ³ð�&³÷& 9, #�l�"f f(V) ��H
f(V ) = ±{[exp(
−qV
kT) +
qV
kT− 1
]+
n0
p0
[exp(
qV
kT)− qV
kT− 1
]}1/2 (2.28)
s���. d�� 2.28_� ĺ8£¤�½Ó_� ± l� ñ��H �����÷&��H ���·ú�_� ÂÒ ñ\�¦ _�p�ô�Ç��.
ìøÍ�� ?/ÂÒ_�8úx��� �|¾Ó Qs��H]X����8£xõ�ìøÍ��_�>����_����l��©� Esü<
�'aº��÷&#Q e����HX<, ��ĺۼZO�gË:\� _� �#�
|Qs| = εs|Es| (2.29)
>������� �_� ]X�@/°úכ_� ����o\�¦ ÕªaË> 2.5\�"f �Ð#�ÅÒ�¦ e����. MIS ]X�½+Ë\�"f_�
»¡¤&h�(accumulation), /BN�9�(depletion), ìøÍ���(inversion) �©�I�\�¦ �Ð#�ÅÒ�¦ e����.
Õª�Q�� ĺo��� ìøÍ�� ³ð���_� ���·ú��¦ 8£¤&ñ �l���H B�ĺ #Q�9ĺټ�Ð �FK5Åq\�
����� ÷&��H ���·ú� VGü< ìøÍ�� ³ð���_� ���·ú� Vsü<_� �'a>�\�¦ ·ú����� ô�Ç��. ]X����
8£xõ� ìøÍ��_� >����\�"f_� ���l��©�s� ���5Åq$í�¦ ��������¦ ��&ñ ����
εsEs = εiEi (2.30)
19
s� 9 εi ��H ]X����8£x_� Ä»���Ö�¦(permittivity), Ei ��H ]X����8£x_� ���l��©��¦ �����·p
��.����"f]X����8£x_�¿ºa�\�¦ di�� � 9]X����8£x?/ÂÒ\�"f_����·ú�y©� ���H Eidi�Ð
ÅÒ#Qt��¦, �FK5Åq\� �����÷&��H ���·ú��Ér ��6£§õ� °ú s� jþtú e����.
VG = Vfb + Vs +εsEs
Ci
(2.31)
#�l�"f
Ci =εi
di
(2.32)
�Ð éß�0A ���&h�{©� ]X����8£x_� ���l�6 x|¾Ó(capacitance)�¦ _�p�ô�Ç��. �'ad���¦ ��t���H
¢ ���_� ×�æ¹כô�Ç ���ú�Ð ë�H)3����·ú�(threshold voltage) VTs� e����HX< s���H ìøÍ
���s� r����÷&��H �©�I�\� K�{©� ���H ���·ú��¦ _�p�ô�Ç��. ÕªaË> 2.5\�"f �Ð1pws�
Vs = eφb (2.33)
�¦ëß�7ᤠ���Hr�&h��¦ë�H)3����·ú� VTs��� ��¦d�� 2.33�¦d�� 2.31\�@/{9� �#���
6£§�¦ ½½+É Ãº e����.
VT = Vfb + 2φb +εsEs
Ci
(2.34)
��r� ���
VT = Vfb + 2φb +2√
qNaφbεs
Ci
(2.35)
#�l�"f 'Í �½Ó�Ér �FK5Åqõ� ìøÍ�� çß�_� {9��<Êú�s�\� _�K� Òqtl��¦, ¿º ���P: �½Ó
�Ér ë�H)3����·ú�_� s��©�&h���� &ñ_�s� 9, [j ���P: �½Ó�Ér ]X����8£x�¦ :�x ����"f Òqtl���H
���·ú� y©� �(voltage drop)\�¦ ����?/�¦ e����.
(2) MISFET l��:r1lx��� "é¶o�
20
ÕªaË>2.6\�"f {9�ìøÍ&h���� MISFET�¦ �Ð#�ÅÒ�¦ e����. p-+þA ìøÍ�� l�óøÍ 0A
\� n-+þA%ò%i��¦ sourceü< drainܼ�Ð��6 x �%i��¦ gate����FGõ�ìøÍ�� l�óøÍ�Ér]X�
���8£xܼ�Ðì�ro�÷&#Qe����. MISFET_����©��H�©�&h��Ér p-+þAl�óøÍõ� n-+þA����FGs�
/BN�9�8£x(depletion)%ò%i�ܼ�Ð "f�Ð ì�ro�÷&#Q e������H �,¦��sכ G�V,�(channel)�
p-+þA l�óøÍõ���H /BN�9�8£x(depletion)ܼ�Ð "f�Ð ì�ro�÷&#Q e������H �.���sכ ����"f
1lx{9� l�óøÍ0A\� ]j���÷&#Qt���H ���Ér �è��[þtõ�� �����Û¼XO�>� ì�ro�|c ú e����.
l� ��<Æ&h�������ú�ÐG�V,�U�s�(channel length) L,G�V,�;�¤(channel width)
W, ]X����8£x_� ¿ºa���� d�� e��ܼ 9, {9�ìøÍ&h�ܼ�Ð source��H ]X�t�÷&#Q e����. s� �©�
I�\�"f gate\� �ª�_� ���·ú� Vg\�¦ ����� �>� ÷&��� ]X����8£xõ� ìøÍ�� >����_� ��� �
ì�r�í��H flat-band,/BN�9��©�I�\�¦t���ìøÍ���\�s�ØÔ>��)a��.7£¤>����\���H6£§_����
�[þts�Ä»�÷&�¦ n-+þA sourceü< drain��s�\�G�V,��¦:�x �#����ÀÓ Id��âìØÔ>�
�)a��. 7£¤ Vd�� ����Ér �©�I�\�"f��H drain���ÀÓ Id��H Vd \� q�YV �>� �)a��. ëß����
Vd�� &h�&h� 7£x�� �>� �)a����� drain %ò%i� ��H%�_� G�V,�¿ºa�(channel depth)��H
&h�&h� y���è �>� ÷&�¦, G�V,�¿ºa��� ð0ñs�÷&��H ���·ú��¦ ��¥y� pinch-off ¢��H �í
�o(saturation) ���·ú�(Vd,sat) s����¦ ô�Ç��. s� s��©�_� ���·ú�\�"f��H pinch-off t�
&h��Ér &h�&h� sourceAá¤Ü¼�Ð s�1lx �>� ÷&�¦, ��� �î�rìøÍ��[þt�Ér s� t�&h�\�"f drain
��H%�_� /BN�9� %ò%i�ܼ�Ð ÅÒ{9��)a��. ����"f pinch-off t�&h�\� �²ú� ���H ��� �î�r
ìøÍ��_� Õüw����H {9�&ñ �>� ÷&�¦, drain���ÀÓ Id��H {9�&ñ �>� �)a��.
MISFET_� ���ÀÓ-���·ú�õ�_� �'a>�\�¦ >�íß� �l� 0A �#� #�l�"f��H gradual
channel approximation�¦ ��6 x �l��Ð ô�Ç��. s� ~½ÓZO��¦ ��6 x �l� 0A �#� G�V,�
~½Ó�¾Ó_� ���l��©�_� ����o �Ð����H G�V,� úf�� ~½Ó�¾Ó_� ���l��©�_� ����o�� ß¼���¦ ��
&ñô�Ç��. 7£¤ ∂Ey
∂y<< ∂Ex
∂xs� 9, s� ��&ñ�¦ ëß�7ᤠ��9��� G�V,�U�s� Ls� ]X����8£x_�
¿ºa��Ð�� ß¼��� �)a��. (L >> d) s��Qô�Ç ��&ñ\�"f source\�"f drain ~½Ó�¾Óܼ�Ð
21
ÅÒ#Q�����o� y_�>�������·ú� Vs�¦ Vs(y)�ÐZ�~�¦,]X����8£xõ�ìøÍ�� >����\�Ä»�
�)a éß�0A ���&h�{©�_� ��� �\�¦ Qs ���¦ ����, y\�"f_� Qs��H
Qs(y) = −Ci[Vg − Vfb − Vs(y)] (2.36)
#�l�"f Ci ��H ]X����8£x_� éß�0A ���&h�{©� ���l�6 x|¾Ó Vfb �Ér flat-band ���·ú�s���. Õª
o��¦ G�V,��¦ ëß�×¼��H ìøÍ���8£x_� ��� � Qn ��H
Qn(y) = Qs(y)−Qdep(y) (2.37)
ܼ�Ð jþt ú e����. y©�ìøÍ���(strong inversion) %ò%i�\�"f��H
Vs(y) = 2φb + V (y) (2.38)
{9��âĺ\�¦ ú� � 9,#�l�"f V(y)��H y\�"f_�%i�~½Ó�¾Ó���·ú��¦_�p�ô�Ç��.d�� 2.37�¦
d�� 2.36ü< d�� 2.38�¦ V,�#Q ��r� &ño� ����
Qn(y) = −Ci[Vg − Vbf − V (y)− 2φb] +√
2εsqNa[V (y) + 2φb] (2.39)
�Ð ³ð�&³�)a��. Id\�¦ channel conductance g\�¦ s�6 x �#� >�íß� ����
g(y) =Z
L
∫ y
0σ(y′)dy′ =
Zµ
L|Qn(y)| (2.40)
#�l�"f σ = nqµ��H channel conductivity, µ��H�����_�s�1lx��Ð ���HG�V,�%ò
%i�\�"f {9�&ñ ����¦ �:r��. ����"f G�V,�_� U�s¹כ��è dy _� $��½Ó dR�Ér
dR =dy
gL=
dy
zµ|Qn(y)| (2.41)
s���. Õªo��¦ s� U�s¹כ��è\�"f ���·ú�y©� ���H
dV = IddR =Iddy
zµ|Qn(y)| (2.42)
22
����"f d�� 2.39\�¦ d�� 2.42\� @/{9� �#� &h�ì�r ����
Id =Z
LµCi (Vg − 2φb − Vd
2)− 2
3
√2εsqNa
Ci
[(Vd + 2φb)
3/2 − (2φb)3/2
](2.43)
�гð�&³�)a��.éß� flat band��HÁºr� �%i���.·ú¡\�"f[O�"îô�Ç��ü<°ú s�:£¤&ñ gate
���·ú�\�"f drain ���·ú��¦ 7£x�� r�v����, %�6£§\���H drain ���·ú�\� q�YV �#� Id��H
7£x�� ��¦(���+þA%ò%i�), &h�&h� drain ���·ú�õ���H �'a>�\O�s� drain ���ÀÓ�� {9�&ñô�Ç °úכ
ܼ�Ð]X���H �>��)a��(�í�o%ò%i�).����"f���+þA%ò%i�õ��í�o%ò%i�_� drain���ÀÓ\�¦
��¾º#Q Òqty�� ����, ĺ��� ���+þA%ò%i�_� ���ÀÓ��H, Vd << Vg\�¦ �¦�9 �#� d�� 2.43�¦
��r� ���
Id ≈ Z
LµCi(Vg − Vt)Vd (2.44)
�Ð jþt ú e��ܼ 9, �í�o%ò%i�_� ���ÀÓ��H
Id,sat ≈ mZ
LµCi(Vg − Vt)
2 (2.45)
�Ð ³ð�&³�)a��. #�l�"f m�Ér �iç �<Êús� 9, ���çß� �içô�Ç �âĺ��H 0.5&ñ�s���.
0A_� d�� 2.44õ� d�� 2.45\�¦ ��6 x �#� s�1lx�1px�¦ ½½+É Ãº e��ܼ 9, s�\� ���Ér
Vg − Id, Vd − Id :£¤$í /BG����¦ ÕªaË> 2.7õ� ÕªaË> 2.8\�"f �Ð#�ÅÒ�¦ e����.
2.4.2 TFT
TFT��H MISFETõ���H ��ØÔ>� l�óøÍõ� G�V,� ��s�\� /BN�9�8£xs� \O���. ����
"f ���ÀÓ-���·ú� :£¤$í�Ér q��§&h� çß�éß� �>� >�íß�|c ú e����HX< G�V,�\� î'��ô�Ç ~½Ó
23
�¾Ó�¦ x�� ����, d�� 2.36\�¦ ��r� +�"f
Q(x) = −Ci[Vg − Vfb − Vs(x)] (2.46)
s� 9 Vd < Vg ���¦ ��&ñ �%i�l� M:ë�H\�, 0A_� d�� 2.46��H ���H G�V,� %ò%i�\� ���
5g ��� ��� »¡¤&h�(accumulation)�©�I�e���¦ �Ð#�ÅÒ�¦ e����. Id\�¦ >�íß� �l� 0AK�
dV = IddR =Iddx
z mu(|Q(x) + Q0|) (2.47)
�Ðjþtúe���¦, Q0 = −qn0ds �ÐìøÍ��_�ÂÒx���� �(bulk charge)\�¦����?/ 9,
n0 ��H ÂÒx���� �x9��\�¦ ds ��H ìøÍ��_� ¿ºa�\�¦ �����·p��. d�� 2.47�¦ &h�ì�r �#�
&ño� ����
Id =Z
LµCi[(Vg − Vt)Vd − V 2
d
2] (2.48)
�Ð drain ���ÀÓ ~½Ó&ñd���¦ ½½+É Ãº e����. ����"f ë�H)3����·ú��Ér ��6£§õ� °ú s� jþt ú
e��ܼ 9
Vt = −qn0ds
Ci
+ Vfb (2.49)
ìøÍ���� p-type��� �âĺ\���H
Vt =qn0ds
Ci
+ Vfb (2.50)
�Ð ÂÒ ñ�� ����â�)a��.
»¡¤&h��©�I�\�"f gateü< drain\� �����÷&��H ���·ú�_� ÂÒ ñ��H 1lx{9� �>� �)a��.
����"f drain ���·ú�s� gate ���·ú�\� ]X���H �>� ÷&��� drain-gateçß�_� ���·ú��s���H
y���è �>� �)a��. ����"f d�� 2.48�Ér Vd > Vg {9� �âĺ\���H �8 s��©� Ä»6 xô�Ç d��
s� |c ú \O���. Õªo��¦ ÕªaË> 2.9\�"f �Ð#�t�1pws� drain %ò%i� ��H%�\� /BN�9�%ò%i�
24
s�Òqtl�>��)a��.Õªo��¦ÕªaË> 2.9\�"f V(x) = Vg ÷&��Ht�&h��¦�â>��Ð��¾º#Q
drain ���ÀÓ\�¦ ½ �>� ÷&���
Id,sat =Z
L
∫ Vg
0(Vg − Vt − V )dV +
∫ Vd,sat
Vg
(ds −W )dV (2.51)
�Ð jþt ú e����. #�l�"f W��H /BN�9�%ò%i�_� ;�¤�¦ _�p� � 9
W (x) =εs
Ci
√√√√1 +2C2
i (Vg − Vfb − V (x))
qNεs
− 1
(2.52)
�Ð ³ð�&³÷&#Q �����. εs��H ìøÍ��_� Ä»���Ö�¦, N�Ér ����àÔ(dopant)_� 0lx�s���.
d�� 2.52\�¦ d�� 2.51\� @/{9� ��¦ Cs >> Ci�Ð ��&ñ �#� éß�í�H�o r�v����
Id =Z
2LµCi(Vg − Vt)
2 (2.53)
�¦ %3���H��. d�� 2.53ܼ�ÐÂÒ'� s�1lx�\�¦ ½½+Éú e����.
25
Eg
Ec
Ei
EF
Ev
������������ �������������������� ��������������������
qVfb
Φm
qχs
Figure 2.3 s��©�&h���� Metal-insulator-semiconductor ]X�½+Ë_� \��-t� {�ÕªaË>
26
Ec
EFEv
EF
EiV < 0
Ec
EFEvEF
Ei
V > 0
Ec
EFEv
EF
Ei
V > 0
(a)
(b)
(c)
Figure 2.4 MIS juction\����·ú������r�\��-t�{�����o, (a)»¡¤&h�( V < 0 ), (b)
/BN�9�( V > 0 ), (c) ìøÍ���(V > 0, Ef > Ei)
27
Figure 2.5 MIS ]X�½+Ë\�"f_� >�������·ú�\� ���Ér >������� �_� ����o[23]
28
Figure 2.6 MISFET ½�
29
Figure 2.7 MISFET_� Vg − Id:£¤$í/BG���
30
Figure 2.8 MISFET_� Vd − Id:£¤$í/BG���
31
Figure 2.9 TFT_� »¡¤&h�, �í�o�©�I�
32
Chapter 3
�� ��@
3.1 �¿�� V�¼ÇÐ
�:r ���½\�"f��H ÕªaË> 3.1�¦ �Ð��� ����$í�¦ ����� PPyõ� PEDOTõ� ]X�
���$í�¦ ����� PVCNõ� epoxy\�¦ s�6 x �#� FET�è��\�¦ ]j��� �%i���. pyrroleõ�
EDOT�¦ l�íß�×�æ½+Ë~½ÓZO�ܼ�Ð PPyõ� PEDOTܼ�Ð ×�æ½+Ë �#� �Ö$í8£xõ� ����FGܼ
�Ð ��6 x �%i��¦ PVCNõ� epoxy\�¦ spin-coating~½ÓZO��¦ s�6 x �#� ]X����8£xܼ�Ð
��6 x �%i���.
l�íß�×�æ½+Ë�¦ s�6 x �#� ��� Ä»l� FET�Ð ]j����¦ �>� ÷&��� APCVD (at-
mospheric pressure Chemical Vapor Deposition), PECVD(plasma enhanced
Chemical Vapor Deposition) ~½ÓZO�õ� °ú �Ér �¦�:r ���/BN 7£x�ÃÌ �©�q��� ,½¹כ /BN&ñ
_� 4�¤ú�$í\� e��#Q"f ú§�Ér ë�H]j&h��¦ �©��:r\�"f spin coating, solvent casting,
printing1px_�çß�éß�ô�Ç/BN&ñ�¦s�6 x ����@/���&h��ïh�As���0px � 9,�o�<ƽ����
33
�o�� 6 xs� �#� ���ª�ô�Ç :£¤$í_� ]j#Q�� ��0px �����H �©�&h�s� e����.
3.1.1 e�ñ5Ñä»TÒ¼'�×ß��(Photolithographic Patterning Method)
l�íß�×�æ½+Ë~½ÓZO�s�êøÍ �©��:r\�"f @/l� ×�æ\�"f éß�|¾Ó�\�¦ s�6 x �#� µm éß�0A
��t�����$í�¦ì�r���Ð patterning�¦ ���H� s���.l�íß�×�æ½+Ëכ�l����\�íß��o}��
6 xÓ�oõ� ]X����8£x 6 xÓ�o�¦ ï�rq�ô�Ç��. íß��o}�� 6 xÓ�o�Ér matrix �¦ì�r�� %i�½+É�¦ ���H
poly(vinyl alcohol) (PVA)ü< ����àÔs���íß��o]j%i�½+É�¦ ���H ferric p-toluene
sulfonate (FTS)�Ð ½$í÷&#Qe����.íß��o}��6 xÓ�o�Ér PVA 0.4 g�¦7£xÀÓú 5 ml\�
¢-a���y� 0lq��� Êê BjòøÍ�¦ 5 mlü< FTS 1.6 g�¦ V,��¦ ¢-a���y� 0lq%i���. 6 xÓ�o 5Åq\�
Ô�¦í�HÓüts� '����÷&#Q e���¦ �âĺ\�¦ @/q� �#� �9�'�a�AÙþ¡��. ]X����8£x 6 xÓ�o�¦ ëß�×¼
��H ~½ÓZO��Ér 6 xB��� monochloro benzeneõ� toluene�¦ �¦µ¢§q��� 3:1��� 6.66 gü<
1.74 g�Ð �D¥½+Ë �%i���. 6 xB� 5Åq\� ]X����� %i�½+É�¦ ���H PVCNõ� epoxy�� '����
�#� 0lq%i���.
l�íß�×�æ½+Ëõ�&ñ�Ér ÕªaË> 3.2 %�!3� e�¦��Û¼hË: l�óøÍ\� íß��o}�� 6 xÓ�o�¦ 2000
rpm_� 5Åq��Ð 60�í 1lxîß� spin-coating�¦ �%i���. spin-coatingô�Ç e�¦��Û¼hË: l�
óøÍ\� photomask\�¦ @/�¦ ���©�s� 365 nm��� UV\�¦ 5ì�r\�"f 15ì�r 1lxîß� �e#� ÅÒ
%3���. s�M: UV�� ú��Ér /BM�Ér FTS 6 xÓ�o_� Fe3+�� Fe2+�Ð ���§�)a��. ìøÍ��� ú�
t� ·ú§�Ér /BM�Ér Fe3+�Ð ����àÔ�Ð z����e��>� �)a��. ��t�}��ܼ�Ð UV\�¦ ú��Ér e�¦��
Û¼hË: l�óøÍ�¦ 6fµ1Ï$ís� a%~�Ér EDOTõ� pyrroles� {����4R e����H q�&�\� Z�~��¿º
��� ����àÔ Fe3+ü< EDOT õ� pyrroles� ×�æ½+ËìøÍ6£x�¦ �#� y��y�� ����$í �¦ì�r��
PEDOTü< PPy�� �)a��.
34
3.1.2 ¦�> ËÂe� Field Effect transistor (OFET) V�¼ÇÐ '�×ß��
��� Ä»l� OFET ¢��H SFET ]j��� ~½ÓZO��Ér ÕªaË> 3.3_� í�H"f�Ð l�íß�×�æ½+Ë~½Ó
ZO��¦s�6 x �%i���.×�æ½+Ë�)a PEDOTõ� PPy�¦;�¤s� 1 nms��¦¿ºa��� 500 nm���
>�s�àÔ\�¦ ëß�[þt%3���. ]X����8£x�Ér PVCNõ� epoxy ]X����� 6 xÓ�o�¦ spin-coating �
%i���. coatingÊê�â�or�v�l�0AK����©�s� 254 nm��� UV\� 20ì�r1lxîß� �Ø�¦r�(��
��.s�M:]X����8£x_�¿ºa���Hy��y�� 400 nm, 200 nms���.¿ºa�_��s���H epoxy��
PVCN�Ð�� ì�r��|¾Ós� �8 &h�l� M:ë�Hs���. ]X����8£x 0A\���H ��r� l�íß�×�æ½+Ë~½ÓZO�
�¦s�6 x �#� sourceü< drain_�����FGõ��Ö$í8£x�¦¿ºa��� 500 nm,;�¤s�y��y�� 30
µm, 18 µm��� PEDOTõ� PPy�¦]j��� �%i���. ���Hõ�&ñ�¦��u����ÕªaË> 3.4ü<
°ú �Ér ��� Ä»l� OFET �è���� ]j���s� �)a��. �è����H $íç�H�'a@/�<Æ�§ s�ï�r%ò�§Ãº
���½z�\�"f ]j���÷&%3���.
35
3.2 �¿���+ ¦�>e� §�Å]� ��� Ä©Å]��ä·���+ ¥�Ça�'�×ß��
�è��_� ���1lx"é¶o�\�¦ ½©"î �l� 0AK�"f��H �è��\�¦ s�ÀÒ��H Óüt|9�[þt_� l��:r
Óüt$íõ� �è��_� :£¤$í\� @/K� ���½\�¦ Ùþ¡��. �è��\�¦ s�ÀÒ��H Óüt|9�[þt_� l��:rÓüt$í
�Ér�Ö$í8£x_�f��ÀÓ���l������z�+«>õ�]X�����_�Ä»����©�ú\�¦8£¤&ñ ���H ACz�
+«>�¦Ãº'�� �%i���.l��:rÓüt$íz�+«>s�=åQèß�Êê�è��_����l�&h�:£¤$íõ� ½1lx"é¶o�
\� @/K� z�+«> �%i���.
3.2.1 ÒÏ�ÇÚ ¦�>e� ¦�>�¿�¿ ¥�Ça�
f��ÀÓ ���l� �����_� 8£¤&ñ�¦ 0AK� ]X�8ú¤ $��½Ó�¦ ]j��ô�Ç 4éß��� ]X�8ú¤ZO��¦
��6 x �%i���. ÕªaË> 3.5ü< °ú s� r�«Ñ\�¦ ���Ér Êê carbon paste\�¦ s�6 x �#� l�íß�
×�æ½+Ëܼ�Ð ]j����)a r�«Ñ\� í�H� 99.99 % _� 4>h_� gold wire�¦ ·¡#� 4>h_� éß�
��\�¦ ëß���H��. ü@ÂÒ_� 2>h_� éß���\� ���ÀÓ\�¦ �� ����"f ?/ÂÒ_� 2>h_� éß���\�"f
���·ú��¦8£¤&ñ �#�q�$��½Ó�¦ ½ô�Ç��.r�«Ñ_�¿ºa�(t)ü<?/ÂÒ_� 2éß�����s�_���
o�(l)ü<r�«Ñ_�;�¤(w)�¦ ½ �#� r�«Ñ_�q�$��½Ó�¦>�íß�ô�ÇÊê,s�_�%i�ú���f��
ÀÓ ���l� �����\�¦ ½ô�Ç��.
R = ρl
tw(3.1)
s�M: Ä»_�&h��Ér ���ÀÓü< ���·ú�_� �FG$ís� °ú ���� ô�Ç��. 4éß���_� çß����s� �
¿º {9�&ñK��� � 9 î'��K��� ô�Ç��. î'�� ���� 1px���0A���s� +þA$ís� ÷&l�\� &ñSX�
ô�Çf��ÀÓ���l������\�¦8£¤&ñ½+Éúe����[24]. ���ÀÓü<���·ú��¦8£¤8£¤&ñ �l�0AK�
"f��H Keithley 237 High Voltage Source-Measure Unit (SMU)\�¦ ��6 x �%i���.
36
�:r� z�+«>r� r�«Ñ\�¦ Cryostat\� V,�#Q"f ���/BN�¦ 30 mTorrs� ��Ð ?/o� 9 Ä»t�
��¦ �:r� �]X��Ér Lakeshore DRC91-CA Temperature Controller\�¦ ��6 x �%i�
��.
3.2.2 OFET�+ ˦�>¥� �+ AC ˦�> (�×ÊÁ (dielectric con-
stant) ¥�Ça�
AC Ä»��� �©�ú 8£¤&ñ �©�q���H 8£¤&ñl�l���� Quadtech 7600 Precision RLC
Meter ü< (��ÉÓ'� ���'��s�Û¼�Ð ��Ðüt ú e����. r�«Ñ ï�rq���H ÕªaË> 3.6 %�!3� ���
�FGܼ�Ð��H s�p� ITO�� 7£x�ÃÌ�)a Ä»o� l�óøÍ�¦ t�2£§s� 7 mm��� "é¶��ª�ܼ�Ð \�g�A
�%i��¦����FGl�óøÍ\�]X������Ð æ¼s���H PVCN, epoxy\�¦ 400 nm, 200 nm¿ºa��Ð
spin-coating �%i���. ]X����� Óüt|9� 0A\� ����FG�¦ ëß�[þtl� 0AK� \P� 7£x�ÃÌܼ�Ð ·ú�
ÀÒp�³ou�¦ 7£x�ÃÌ �%i���. 8£¤&ñ�Ér r�«Ñ_� ·ú�ÀÒp�³ou ����FG\� PH, IH éß���\�¦ ITO
����FG\���H PL, ILéß���\�¦ ������ �#� ÅÒ��ú�� 100 Hz ∼ 2 MHzs��¦ ���\�"f
2 V_� DC���·ú�������l��©��¦�� �%i���.(��ÉÓ'� GPIB���'��s�Û¼ �×¼\�¦��6 x
�#� 8£¤&ñl�l�\�¦ ]j#Q �#� r�«Ñ_� ���l�6 x|¾Ó�¦ 8£¤&ñ �%i���. ���l�6 x|¾Ó 8£¤&ñ
r���l�|cúe����HÔ�¦�9¹כ�ô�ÇÂÒ��&h����l�6 x|¾Ó�ÉrÁºr� �%i���.Õªs�Ä»��Hr�«Ñ
_� ¿ºa��� F�g�©�y� ·ûªl�\� ���l��©�s� ���Ð r�«Ñ\� ����9 ���l�6 x|¾Ó_� °úכ�Ér ����<Ê
s� \O�l� M:ë�Hs���.
3.2.3 Soft OFET ¥�Ça�
37
FET 8£¤&ñ �©�q���H ÕªaË> 3.7õ� °ú s� �è��\�¦ ÂÒ�ÃÌ ���H �©�u�, 8£¤&ñl�l�ü<
(��ÉÓ'����'��s�Û¼�Ð��Ðütúe����.8£¤&ñl�l��Ð��H SMU\�¦¿º@/\�¦��6 x �%i�
��. SMU ô�Ç@/��H source-drain çß� ���·ú�\� ���Ér ���ÀÓ\�¦ 8£¤&ñ ��¦ ���Ér ô�Ç@/��H
source-drain���ÀÓ_�����o\�¦ÅÒl�0Aô�Ç gate���·ú��¦����� � 9¾º[O����ÀÓ\�¦8£¤&ñ
�%i���. �è��\�¦ 8£¤&ñl�l�ü< ������ �l� 0AK� PEDOTü< PPy�¦ silver paste��
carbon paste�Ð gold wire\�¦ ÂÒ�ÃÌr�(����. (��ÉÓ'� ���'��s�Û¼�Ð GPIB ���'��
s�Û¼ �×¼\�¦ ��6 x �#� SMU\�¦ (��ÉÓ'�_� áÔ�ÐÕªÏþ�ܼ�Ð ]j#Q\�¦ ��¦ X<s�'�
\�¦ %3�%3���.
(1) ���ÀÓ-���·ú� (I-V) :£¤$í
gate���·ú�\����Ér source-drainçß�_����ÀÓ\�¦8£¤&ñ ���� FET7£¤,àÔ�½�t�Û¼
'�_� :£¤$í��� ���ÀÓ &h�Y>�q�(Ion/Ioff)ü< ���²ú� �� ü����Û¼ (trans-conductance) 1px
�¦8£¤&ñ½+Éúe����. Soft OFET�è����H gate����FGs������оú�o�t�·ú§�¦;�¤s�
1 mm s�l�\� source drainçß�_� G�V,� U�s� 7£¤, contact ���H /BM\� ���Ér gate ò
õ� z�+«>�¦ �%i���. source drainçß�_� U�s�\� ���� gate_� %ò�¾Ó�¦ ~ÃÎ��H &ñ��
²ú���|9� ��s�lכ M:ë�Hs���.
(2) ½1lx�¦ ½©"î �l� 0Aô�Ç z�+«>
OFET_� ½1lx~½ÓZO��¦ ·ú�l�0AK� r�çß�\� @/ô�Ç _��>r z�+«>õ� �:r�z�+«>s�
¹כ��9���. s� ¿º ��t� z�+«>�¦ :�x �#� OFET_� éß�&h�� �Т-a½+É Ãº e���¦ �¼Üכ
�Ð \V�©��)a��. z�+«> ~½ÓZO��Ér Õþ�!Q5Åq\� �è��\�¦ V,��¦ gate ���·ú�\� ���Ér source-
38
drainçß�_� ���ÀÓ\�¦ 8£¤&ñ ���H ~½ÓZO�õ� °ú s� SMU ¿º @/\�¦ s�6 xô�Ç��. #QÖ¼ :£¤&ñ
ô�Ç gate ���·ú�\�"f gate ���·ú�s� �����|c M:ü< �����÷&t� ·ú§�¦ M:\�¦ r�çß�\� @/K�
source-drain ���ÀÓ�� #Qb�G>� ����o ���Ht� ·ú����Ð��H z�+«>s���. Õªo��¦ �:r�z�
+«>�Ér r�çß�\� @/ô�Ç _��>r z�+«>\�"f Ó�o�|9��è\�¦ Õþ�!Q 5Åq\� V,�#Qº¡§Ü¼�Ð+� �:r�
��b��#Qt���H� s�6 x¦�כ�#�z�+«>�¦ �%i���.s�M:Õþ�!Q_��:r�ü<r�«Ñ_��:r�
�� ��ØÔl�\� r�«Ñ_� �:r�\�¦ ·ú� ú e����H shielding case\� V,��¦ z�+«>�¦ �%i���.
39
CH2 CH
On
C
CH
O
CH
OO
S n
CH
OC OCH
OCH2CHCH2OCO
CCH3
CH2
CH3 C
CH3CH3
OCH2CHCH2O CH2
C OCH
O
CH
CCCH3
n
CH
O
(a) (b)
(c) (d)
NH
n
Figure 3.1 ����$í �¦ì�r�� Óüt|9�_� �o�<ƽ�: (a) PEDOT (b) PPy,
]X����$í Óüt|9�_� �o�<ƽ� : (c) PVCN (d) Epoxy
40
Figure 3.2 l�íß�×�æ½+Ë~½ÓZO�
41
Figure 3.3 Ä»���ô�Ç OFET ]j���õ�&ñ
42
Figure 3.4 OFET_� >h|ÄÌ� (a) î���� (b) �Ö$í8£x %ò%i�(c) 8£¤����
43
Vlow Vhigh
IhighIlow
�
�
�
Figure 3.5 f��ÀÓ ���l� �����
44
Figure 3.6 Quadtech 7600 Precision RLC Meter
45
Chapter 4
����@ Úrø� ��� �×�+
4.1 kכ�Ø�+ §�Å]�
4.1.1 PEDOT�+ ÒÏ�ÇÚ ¦�>�¿�¿ ¥�Ça� ��� Öeµ�¿ �+×iµÅ]� Úrø� &P�
�7�
l�íß�×�æ½+Ëܼ�Ð ×�æ½+Ëô�Ç PEDOT r�«Ñ\� @/K�"f ���l������ �:r� _��>r$í
z�+«>�¦ ú'�� �%i���. �©��:r ���l� �������H 1 ∼ 10 S/cm ܼ�Ð 8£¤&ñs� ÷&%3���.
ÕªaË> 4.1�Ér ���l� �����_� �:r� _��>r$í z�+«>���õ�s���. ÕªaË> 4.1 (a)\�"f��H
PEDOT_� ��� � s�1lxs� ï�r 1�"é¶&h� VRH �+þA�¦ ���Ér����H �¦�כ ·ú� ú e��%3�
��. ï�r 1�"é¶&h� VRH �+þA_� �����ü< l�Ö�¦l� T0��H ��6£§õ� l�Õüt�)a��.
σdc = σ0exp[−(T0
T)1/2] (4.1)
46
T0 =16
kBN(EF )L‖L2⊥
(4.2)
OFET_� ½1lx~½ÓZO��¦ ·ú�l�0AK� r�çß�\� @/ô�Ç ���l� �����_� _��>r z�+«>
õ� �:r�z�+«>s� ¹כ��9���. ¿º ��t� z�+«>�¦ :�x �#� OFET_� éß�&h�� �Т-a½+É Ãº
e���¦����\�ܼ�Ð\V�©��)a��.z�+«>~½ÓZO��ÉrÕþ�!Q5Åq\��è��\�¦V,��¦>�s�àÔ���·úכ
�Ér ×¼YU���-�èÛ¼çß�_� ���ÀÓ\�¦ 8£¤&ñ �%i���. :£¤&ñô�Ç >�s�àÔ ���·ú�\�"f >�s�àÔ ���
·ú�s������|cM:ü<�����÷&t�·ú§�¦M:\�¦r�çß�\��èÛ¼-×¼YU������ÀÓ��#Qb�G>����
�o ���Ht� ·ú����Ð��H z�+«>s���. Õªo��¦ �:r�z�+«>�Ér r�çß�\� @/ô�Ç _��>r z�+«>\�
"f Ó�o�|9��è\�¦ Õþ�!Q5Åq\� V,�#QÅÒÙ¼�Ð �:r��� b��#Qt���H �¦�כ s�6 x �#� z�+«>
�¦ ú'�� �%i���. s�M: Õþ�!Q_� �:r�ü< r�«Ñ_� �:r��� ��ØÔl�\� r�«Ñ_� �:r�\�¦
·ú� ú e����H shielding case\� V,��¦ z�+«>�¦ �%i���.
d�� 4.2\�"f N(EF )��H Fermi level\�"f_��ª����©�I�x9��s��¦, kB��H Boltz-
mann �©�ús���. L�Ér r�«Ñ_� ²DG�è�o &ñ�\�¦ ·ú� ú e����H localization lengths�
��. L‖, L⊥�Ér ÅÒ ��_þt_� úî ~½Ó�¾Óõ� úf�� ~½Ó�¾Óܼ�Ð_� ��� � ²DG�è�o U�s�\�¦
_�p�ô�Ç��. ÅÒ ��_þt_� ~½Ó�¾Ó�Ér Áº|9�"f �>� ���>h÷&#Q L‖, L⊥�¦ ½ì�r½+É Ãº�� \O�
ܼټ�Ð îç�H&h���� °úכ L�Ð �Ð��H ��sכ &h�{©� ���. T0��H N(EF )ü< L_� �<Êú�Ð r�
«Ñ_��:r��â�¾Ó$í�¦����?/��Hl�Ö�¦l�s���. ¢ô�Ç T0°úכ�Érr�«Ñ?/����� ¢��H���
� î�rìøÍ���� |��-����HX< �FG4�¤K��� ½+É \��-t� �©�#4�s���. l�íß�×�æ½+Ëܼ�Ð ×�æ½+Ë
ô�Ç PEDOT_� T0 °úכ�Ér 3600Kܼ�Ð 8£¤&ñ÷&%3���. ÕªaË> 4.1(b)\�"f��H 8�íß� �Ö$í
\��-t� (W)_� �:r� _��>r$í�¦ ����?/%3��¦, ��6£§õ� °ú s� &ñ_��)a��.
W (T ) ≡ log10(d ln σdc(T )
d ln T) (4.3)
47
ln W = ln(nT0n)− n ln T (4.4)
d�� (4.4)\�¦ ��6 x �#� W-plot_� l�Ö�¦l� n�¦ ½½+É Ãº e����. n�Ér >�_� �"é¶õ� �'a
º��s�e����. n_�ÂÒ ñ�ÐÂÒ'�r�«Ñ���FK5Åq&h��©�I����t�]X�����&h��©�I����t���m�
��� Õª �â>�����©�\� e����Ht� ·ú�ú e����. n > 0��� ��&h� $í|9��¦ ��t��¦ n = 0s�
��� �â>�����©�\�"f �>rF� � 9 n < 0��� ÂÒ��&h���� $í|9��¦ ��t��¦ e����. l�íß�×�æ
½+Ëô�Ç PEDOT_� W-plot_� l�Ö�¦l� n°úכ�Ér -0.56�Ð ]X�����&h���� :£¤$íe���¦ �'a¹1Ï
�%i���.
48
Figure 4.1 f��ÀÓ���l������_��:r�_��>r$íz�+«>���õ�: (a)ï�r 1�"é¶&h� VRH
�+þA\� plot, (b) W-plot
49
4.1.2 â�¥o>¥� �+ ˦�>(�×ÊÁ
Ä»�����Ð æ¼s���H PVCNõ� epoxy_�Ä»����©�ú\�¦8£¤&ñ �l�0AK� AC���·ú�
�¦ ���#QÅÒ���"f ÅÒ��ú\� ���� 4�¤�è e��x�~��Û¼ Z\�¦ 8£¤&ñ �%i���. s�M: 4�¤�è e��
x�~��Û¼�Ð ÂÒ'� Ä»����©�ú κ∗�� ½K������.
1
Z∗ = iwκ∗C0 (4.5)
#�l�"f, C0��H ���/BN ���l�6 x|¾Ós���. ���/BN\�"f_� ���l�6 x|¾Ó�Ér
C0 = ε0πr2
t(4.6)
�Ð r = 3.5 mm, t = 400 nm, ε0��H ���/BN\�"f_� Ä»���Ö�¦s���. 4�¤�è Ä»����©�
ú κ∗ = κ′ − iκ′′\�"f κ′s� AC Ä»����©�ú°úכs���. ÕªaË> 4.2��H ÅÒ��ú\� ���Ér
Ä»����©�ú\�¦ 8£¤&ñô�Ç ���õ�s���. ÕªaË> 4.2 (a)��H ]X����� PVCNܼ�Ð Ä»����©�ú��
∼3.55�Ð8£¤&ñs�÷&%3��¦,ÕªaË> 4.2 (b)��H]X����� epoxy�Ð+�Ä»����©�ú�� ∼5.4�Ð
8£¤&ñ ÷&%3���. Epoxy�� PVCN�Ð�� Ä»����©�ú�� Z�}�Ér s�Ä»��H �o�<Æ ½�\�¦ �Ð
��� epoxy\� aromatica�As� ú§�¦ OH(úíß�l�)��\O�s�u�8�÷&%3�l�M:ë�Hܼ�ÐK�
$3��)a��.
50
Figure 4.2 Ä»����_� ÅÒ��ú\� ���Ér Ä»����©�ú 8£¤&ñ : (a) κ∗=3.55 (PVCN)
(b) κ∗ =5.4 (epoxy)
51
4.2 Soft OFET
4.2.1 OFET §�Å]� Úrø�
ÕªaË> 4.3�Ér source-drainG�V,�U�s��� 1 cm��� PEDOT FET�è��_����ÀÓ-
���·ú� :£¤$ís���. ÕªaË> 4.3_� (a)ü< (b)��H PEDOT/PVCN/PEDOT FET �è��,
ÕªaË> 4.3_� (c)ü< (d)��H PEDOT/epoxy/PEDOT FET�è��\� gate���·ú�(Vg)_�
����o\����Ér source-drain���ÀÓ (Ids):£¤$í8£¤&ñ���õ�s���.ë�H)3����·ú��Éry��y�� 28
V, 27 V�Ð 8£¤&ñs� ÷&%3���. ÕªaË> 4.3_� (b)ü< (d)_� ���õ���H drain ���·ú�(Vds)�¦
20 V�Ð�¦&ñ ��¦ Vg�¦ 0 V\�"f�ª�(positive)_����·ú�ܼ�Ð�� ����"f Ids\�¦8£¤&ñ
ô�Ç���õ�s���.s�\�¦:�xK����²ú��� ü����Û¼(trans-conductance)��Hy��y�� -0.5 µA/V,
-0.5 µA/V�Ð, &h�Y>�q���H 4.6× 103, 2.8× 103ܼ�Ð y��y�� 8£¤&ñ÷&%3���. ÕªaË> 4.4��H
source-drain G�V,� U�s��� 1 cm��� PPy FET �è��_� ���ÀÓ-���·ú� :£¤$ís���. Õª
aË> 4.4_� (a)ü< (b)��H PPy/PVCN/PPy FET �è��, ÕªaË> 4.4_� (c)ü< (d)��H
PPY/epoxy/PPy FET �è��\� Vg_�����o\����Ér Ids :£¤$í8£¤&ñ���õ�s���.ë�H
)3����·ú��Ér y��y�� 57 V, 32 V�Ð 8£¤&ñs� ÷&%3���. ÕªaË> 4.4 (b)ü< (d)��H Vds�¦ 20
V�Ð �¦&ñ ��¦ Vg\�¦ 0 V\�"f �ª�(positive)_� ���·ú�ܼ�Ð �� ����"f Ids\�¦ 8£¤&ñ
ô�Ç ���õ�s���. s�\�¦ :�xK� ���²ú� �� ü����Û¼��H -0.3 µA/V, -0.35 µA/V�Ð &h�Y>�q�
��H 8.2 × 102, 6.6 × 102ܼ�Ð y��y�� 8£¤&ñ÷&%3���. PEDOTõ� PPy FET �è�� �
¿º Vg�¦ 0\�"f�ª�_�°úכܼ�Ð7£x��½+Éú2�¤ Ids /åL���y�y���è �%i���. p-type_�/BN
�9�+þA ìøÍ�� :£¤$íe���¦ ·ú� ú e����. 7£¤, ÅÒ�)a ��� �î�rìøÍ���� &ñ/BNe���¦ SX���� ½+É
ú e��%3���. PEDOT FET �è��ü< PPy FET �è��\� Vg�¦ 1lx{9� r�çß�1lxîß� ��
�%i���. Vg\� @/K� 6£x²ú�5Åq��� Ö¼�2; ��Érכ Vg\� Ids�� �í�o%ò%i�s� �>rF� ���H
52
�כ %�!3� �Ðs���H PPy FET �è��s�%3���. Õª�QÙ¼�Ð FET�è���Ð+� PPy FET�Ð
����H PEDOT FET�è���� �8 &h�{©� ���.
ÕªaË> 4.5��H PEDOT/PVCN/PEDOT FET �è��\� sourceü< drainçß� G�
V,�_� contact U�s�(`)�� y��y�� ` = 3 mm, ` = 1 mm{9� �âĺ Vg_� ����o\� ��
�Ér Ids :£¤$í 8£¤&ñ ���õ�s���. �ª�_� Vg�¦ ����� ���� Ids��H /åL���y� y���èô�Ç��. 6£§
_� Vg�¦ �����r� ` = 3 mm {9� �âĺ �Ð�� ` = 1 mm {9�M: Vg\� @/ô�Ç Ids_� ���
�o��H �8 ß¼����H �¦�כ �'a¹1Ï �%i���. 7£¤, 6£§_� Vg\� @/K� �í�o%ò%i�s� ����z�¤��.
�ª�_� Vg\�����y���è ���H Ids�Ð��6£§_� Vg\�����7£x�� ���H Ids_�°úכ�Ér�����¤
��. ���ÀÓ 7£x�� &ñ�\�¦ ·ú����Ðl� 0AK� 7£x��q�Ö�¦�Ð d�� 4.7õ� °ú s� 7£x��q�Ö�¦ d��
�¦ ��6 x �%i���.
[Ids(Vg = 0V )− Ids(Vg = 35V )
Ids(Vg = 0V )× 100] (4.7)
ÕªaË> 4.6�Ér PEDOT/PVCN/PEDOT FET�è��\� Vds\�¦ 20 V�Ð�¦&ñ ��¦ `s�
y��y�� 1 cm, 3 mm, 1 mm {9�M: Vg\� @/ô�Ç ���ÀÓ ����o|¾Ó_� ���õ�s���. Vg = -35
V\�"f d�� 4.7\� ���� `s� y��y�� 1 cm, 3 mm, 1 mm {9�M: ���ÀÓ 7£x��Ö�¦�Ér 0 %,
1.3 %, 10.6 %�Ð `s� Âúª�� |9�ú2�¤ 6£§_� Vg\� @/K� ���ÀÓ_� 7£x��Ö�¦s� &�f���¦
�'a¹1Ï ½+É Ãº e��%3���. �ª�_� Vg�� �����÷&��� Ids�� /åL���y� y���è ���H ��Érכ Vg\�
���� G�V,�_� ¿ºa��� a%v��t���H #î3lq�&³�©�s� ������l� M:ë�Hs���.
53
Figure 4.3 PEDOT OFET �è��_� ���ÀÓ - ���·ú� :£¤$í : PE-
DOT/PVCN/PEDOT �è��_� (a) Ids vs. Vdsü< (b) Ids vs. Vg, PE-
DOT/epoxy/PEDOT �è��_� (c) Ids vs. Vdsü< (d) Ids vs. Vg
54
Figure 4.4 PPy OFET�è��_����ÀÓ -���·ú�:£¤$í : PPy/PVCN/PPy�è��_�
(a) Ids vs. Vdsü< (b) Ids vs. Vg, PPy/epoxy/PPy �è��_� (c) Ids vs. Vdsü<
(d) Ids vs. Vg
55
Figure 4.5 PEDOT/PVCN/PEDOT �è��_� contact G�V,� U�s�\� ���Ér Ids
vs. Vds:£¤$í (a) ` = 3 mm, (b) ` = 1 mm
56
Figure 4.6 PEDOT/PVCN/PEDOT �è��_� contact G�V,� U�s�\� ���Ér Ids
vs. Vg :£¤$í
57
4.2.2 OFET ¼ÇÐ�â xjSh� ��� Ä©�â B�ÃZ�
ÕªaË> 4.7�Ér PEDOT/PVCN/PEDT FET �è��\�¦ Vg\� @/ô�Ç f��ÀÓ ���l�
����� ����o\�¦ �'a¹1Ïô�Ç ���õ�s���. Vg�¦ ����� �t� ·ú§�¦M:_� f��ÀÓ ���l� ����
�_� °úכ�Ér 7.65 S/cm�Ð 8£¤&ñs� ÷&%3���.Vg\�¦ 2 V, 4 V, 8 V�Ð ����� ���� 7.58
S/cm, 7.21 S/cm, 7.18 S/cm�Ð y���è�<Ê�¦ �'a¹1Ï �%i���. 7£¤ Vg = 0 V {9�M:_�
Normalized f��ÀÓ ���l� �����_� °ú�כ¦ 1�Ð ¿º#Q Vg\�¦ ����� ���� 0.991, 0.943,
0.939�Ð y���èH�d�¦ ·ú�úe��%3���. Vg\� ���Ér f��ÀÓ ���l� �����_� ����o�� &h�>�
����z���¦ ·ú� ú e��%3���.
Figure 4.7 PEDOT/PVCN/PEDOT �è��_� >�s�àÔ ���·ú�\� ���Ér �����
����o
58
ÕªaË> 4.8��H PEDOT/PVCN/PEDOT FET�è��\�¦r�çß�\����Ér Ids\�¦�'a
¹1Ïô�Ç �.���sכ Vds\�¦ 10 V�Ð �¦&ñô�Ç Êê Vg\�¦ 30 V�Ð 20ì�r 1lxîß�, 0 V�Ð 1r�çß�
1lxîß� ����� � 9 Ids�¦ 8£¤&ñô�Ç �.���sכ Vg\�¦ 30 V�Ð ��K�ÅÒ��� Ids��H y���è ��¦
Vg�¦ 0 V�Ð 1r�çß� 1lxîß�_� Ids\�¦ 8£¤&ñ ���� ���ÀÓ��H &h�� �r4�¤�)a��. Vg�¦ 30 V
�Ð 1�, 2�, 3���K�ÅÒ��� Ids��¢-a���y�y���è ���HX<���o���Hr�çß��Ér×�¦#Q[þt%3�
��. Õª s�Ä»��H Vg\� @/K� Ids�� training÷&l� M:ë�Hs���.
ÕªaË> 4.9��H ÕªaË> 4.8\�"f 'Í���P: Vg = 30 V, 20ì�r1lxîß� �����K� ï�r Êê 1r�çß� 1lx
îß� s�¢-a÷&��H Idss���. Stretched-Exponential s�¢-aܼ�Ð fittings� �)a��. 7£¤
I(t) = I(∞)− I(∞)exp[−(t
τ)β] (4.8)
∆I(t) = I(∞)− I(t) = Aexp[−(t
τ)β] (4.9)
β��H 0\�"f 1��s�_� °úכܼ�Ð 0.69\�"f 1�Ð &h�&h� &�&���¦ τ��H 600 sec�Ð �
A� ����2;����H �¦�כ ·ú� ú e����. Relaxation diffusion\� _�ô�Ç 5Åq��� Ö¼o�Ù¼
�Ð ion\� _�ô�Ç �ܼ�Ðכ K�$3�÷&#Q �����. ÕªaË> 4.10�Ér Vg = 30 V��� �©�I�\�"f
PEDOT FET �è��_� r�çß�\� ���Ér Ids_� ����oÖ�¦s���. Vg\�¦ ��K�ÅÒ��H S��ú��
7£x�� ���� ½+Éú2�¤ r�çß�\� @/ô�Ç ���ÀÓ_� ����o\�¦ ����?/��H peak�Ér ����Ð ����
z�¤�¦ drift5Åq�\�¦����?/��H τ_�°úכ�Ér 194.6 sec, 65.2 sec, 13.9 sec�Ð����z�¤��.
τ_� °úכs� ß¼�¦ peaks� ������ �ܼ�Ðכ �Ð�� ô�Ç 7áxÀÓ_� s��:r\� _�K� drift�)a��
��H �ܼ�Ðכ K�$3� ÷&#Q�����.
ÕªaË> 4.11�Ér PEDOT/PVCN/PEDOT FET �è��\�¦ �:r�_� ����o\� ���Ér
Ids\�¦ r�çß�\� ���� 8£¤&ñô�Ç ���õ�s���. �©��:r �:r�\�¦ 296.8 K, 272 K, 252 K�Ð
y��y�� ±ú�ÆÒ 9 Vg\� ���Ér Ids\�¦ r�çß�\� ���� 8£¤&ñ �%i���. 40ì�r 1lxîß� Vg = 250
V\�¦����� � 9 2r�çß�1lxîß� Vg = 0 V�Ð����� �%i���.�:r���±ú���t����éß�0Ar�
59
çß�{©� âìØÔ��H Ids��H d�� 4.10õ� °ú s� y���è �%i���.
−dI(t)
dt= I ′(0)exp[−(
t
τ)] (4.10)
�:r�\�¦ ?/o���� thermal\� _�ô�Ç �Ö1lxs� ×�¦#Q[þt�¦ τ_� °úכ�Ér ��� 600 sec�Ð
r�çß�\� ���Ér Ids_� ����o�� Ö¼o�Ù¼�Ð ion\� _�ô�Ç �ܼ�Ðכ K�$3� ÷&#Q�����. �:r�
�� {9�&ñ �>� Ä»t�÷&%3��¦ M: Vg�¦ 250 V�Ð ����� ���� Ids��H /åL���y� y���èô�Ç��.
Ids_� y���èq�Ö�¦�Ér &h�&h� &������. Vg = 0 V {9� �âĺ Ids_� �r4�¤&ñ���H �:r���
±ú���|9�ú2�¤ �8 ú§s� �r4�¤÷&#Q�����. r�çß�s� t������ t�±ú�ú2�¤ ����FG\� _�K� ��
K�t���H \P�s� PVCN�¦ s�¢-ar�&� ]X�����_� ¿ºa��� ����������. 324 Ks��©�s����
UV\� _�K� �â�o�)a PVCNs� s�¢-a�)a��. PVCNs� s�¢-a÷&��� ]X������Ð+�_� %i�
½+É�¦ ½+É Ãº�� \O���.
ÕªaË> 4.12��H PEDOT/PVCN/PEDOT FET �è���� #Q*�ô�Ç ion\� _�K�
½1lx ���Ht� ·ú����Ðl� 0AK� z�+«>�¦ �%i���. Table 4.1�¦ �Ð��� @/l� ×�æ 99 %
s��©� �<ÊÄ»÷&#Q e����H |9��èü< íß��è5Åq\�"f PEDOT OFET�è��_� ���ÀÓ - ���·ú�
:£¤$í z�+«>�¦ �%i���. ÕªaË> 4.12 (a)��H /BNl�\�¦ i(v�Ér ���/BNõ� y��y�� 1l�·ú�\�"f
_� íß��èü< |9��è�©�I�\�"f Vg\�¦ ����� � 9 Ids\�¦ 8£¤&ñ �%i���. Vg\� @/K� gate
_��>r$ís� ������t� ·ú§��¤��. ÕªaË> 4.12 (b)��H @/l� ×�æ\�"f z�+«>ô�Ç ���õ�s���.
@/l� ×�æ\�"f��H gate _��>r$ís� ����z�¤��. @/l� ×�æ\�"f 99 % ��� |9��èü< íß��è
\� _�K� ½1lx÷&t� ·ú§�¦ @/l� ×�æ\�"f s� ¿º ��t��� ]jü@�)a ���Ér ion\� _�K�
PEDOT/PVCN/PEDOT �è����H ½1lxH�d�¦ ·ú� ú e��%3���.
60
Figure 4.8 PEDOT/PVCN/PEDOT FET �è��_� r�çß�õ� Vg\� ���Ér Ids
����o
61
Figure 4.9 Vg = 0 V{9� �âĺ_� Ids_� 1st Stretched-Exponential fitting
Figure 4.10 Vg = 30 V{9� �âĺ_� éß�0Ar�çß�{©� Ids
62
Figure 4.11 �:r� ����o\� ���Ér �èÛ¼ ×¼YU��� ���ÀÓ ����o
63
Figure 4.12 /BNl�$íì�r\� ���Ér Vg vs. Ids
64
Table 4.1: /BNl�×�æ_� $íì�r¹כ�è
$íì�r ì�r��|¾Ó �>rF�q�Ö�¦(%)
|9��è(N2) 28.01 78.1
íß��è(O2) 32 20.95
��ØÔ�4H(Ar) 39.94 0.93
s�íß��oòøÍ�è(CO2) 44.01 0.03
{9�íß��oòøÍ�è(CO) 28.01 1.0×10−5
W1�:r(Ne) 20.18 1.8×10−3
ó¡�µ¢§(He) 4.00 5.24×10−4
BjòøÍ(CH4) 16.05 1.4×10−4
ß¼wn��:r(Kr) 83.7 1.14×10−4
��íß��o|9��è(N2O) 44.02 5×10−5
ú�èì�r��(H2) 2.02 5×10−5
��>r(O3) 48.0 2×10−6
65
Chapter 5
Úr Òeµ
l�íß� ×�æ½+Ë ~½ÓZO��¦ s�6 x �#� Ä»��� ��¦ ÈÒ"îô�Ç soft OFET\�¦ ]j��� �%i�
��. l�íß� ×�æ½+Ë ~½ÓZO��Ér ���/BN 7£x�ÃÌ �©�q�ü< °ú �Ér l�l��� ¹כ��9�t� ·ú§�¦, �©��:r
\�"f spin coatingõ� UV �F�gܼ�Ð çß�éß�ô�Ç /BN&ñ�¦ :�xK�"f soft OFET �è��
\�¦ ]j���½+É Ãº e��%3���. ����FGõ� �Ö$í8£x�Ér �¿º ����$í �¦ì�r��\�¦ s�6 x �#� soft
FET\�¦ ]j��� �#� ÈÒ"î ����"f� ����FGõ� �Ö$í8£x_� contact_� ë�H]j\�¦ K���� ½+É
ú e��%3���. �è��\�¦ ½$í ���H Óüt|9�\� @/K� z�+«>�¦ �%i���. ACz�+«>�¦ :�xK�
PVCNõ� epoxy_� Ä»����©�ú\�¦ ∼ 3.6, ∼ 5.5ܼ�Ð y��y�� 8£¤&ñ �%i���. f��ÀÓ ���
l� ����� z�+«>�¦ :�xK�"f PEDOT_� ������� 1 ∼ 10 S/cm�Ð f��ÀÓ ���l� ���
��_� �:r� _��>r$íܼ�Ð 1-D VRH �+þA�¦ ��2£§�¦ SX���� �%i���. ]j����)a Soft
OFET�è��_� ���1lx"é¶o�\�¦ ½©"î �l� 0AK�"f FET z�+«>�¦ �%i���. PEDOT �è
����H ]X����8£x�¦ PVCN, epoxy\�¦ /ú��¦ �âĺ ë�H)3����·ú� 28 V, 27 V�Ð ���²ú� ��
ü����Û¼(transconductance)��H −0.5µA/V , −0.5µA/V�Ð &h�Y>�q���H 4.6 × 103,
66
2.8 × 103�Ð y��y�� 8£¤&ñ÷&%3���. PPy �è����H ]X����8£x�¦ PVCN, epoxy\�¦ /ú��¦
�âĺë�H)3����·ú� 57 V, 32 V�Ð���²ú��� ü����Û¼(transconductance)��H −0.3µA/V ,
−0.35µA/V�Ð &h�Y>�q���H 8.2× 102, 6.6× 102�Ð y��y�� 8£¤&ñ÷&%3���. 7£¤ p-type_�
/BN�9�+þAìøÍ��:£¤$íܼ�ÐÅÒ��� �î�rìøÍ������&ñ/BNe���¦SX����½+Éúe��%3���.G�
V,�_� contact U�s��� ����o\� @/ô�Ç >�s�àÔ ���·ú�\� @/K� ���ÀÓ ����o|¾Ó�¦ �Ð���
6£§_� >�s�àÔ ���·ú��¦ �����½+ÉM: contact U�s��� Âúª�� |9�ú2�¤ �í�o%ò%i��Ér ����
���¦ �ª�_� >�s�àÔ ���·ú��¦ ����� ���� �èÛ¼-×¼YU��� ���ÀÓ��H /BN�9�+þA_� +þAI��Ð ��
��èß���. 7£¤ #î3lq�&³�©�ܼ�Ð [O�"îs� ��0px �%i���. ���1lx"é¶o�\�¦ ½©"î �l� 0AK� r�
çß�õ� �:r� _��>r$í z�+«>�¦ ú'�� �%i���. ¿º z�+«>�¦ :�x �#� &ñSX�y� #Q�"� ion\�
_�K� ���1lxs� ÷&��Ht���H ·ú�ú��H \O�%3�t�ëß� 6£x²ú�5Åq��� F�g�©�y� Ö¼�2;�ܼ�Ðכ �Ð
�� ion\� _�K� ½1lx�)a����H ��z��¦ ·ú� ú e��%3���.
·ú¡Ü¼�Ð PEDOT soft FET �è��\�¦ �[j@/ n�Û¼e�¦YUs� ½1lx�è���Ð+� �Ö
6 x ��9��� ĺ��� �����\�¦ ±ú�»¡§ ܼ�Ð+� ÅÒ�)a ��� �î�rìøÍ�� 0lx�\�¦ ±ú�ÆÒ#Q &h�Y>�
q���H Z�}>� &h��Ér >�s�àÔ ���·ú�\� @/ô�Ç ½1lxs� |cú e���2�¤ ���½K��� ô�Ç��.
67
Bibliography
[1] J. Bardeen, W. Brattain, W. Shockley, Phys. Rev. 74, 230 (1948).
[2] G.B. Street, in T.A. Skotheim, (eds.), Handbook of Conducting Polymers,
Vol. 1, Marcel Dekker, N. Y., 1986, p. 266.
[3] CC. K. Chiang, C. R. Fincher, Jr., Y. W. Park, A. J. Heeger,H. Shirakawa,
E. J. Louis, S. C. Gau, Alan G. MacDiarmid, Phys. Rev. Lett. 39, 1098
(1977).
[4] J. H. Burroughes, D. D. C. Bradley, A. B. Holmes, Nature 347, 539 (1990).
[5] M. Selim Unlu, S. Strite, J. Appl. Phys. 78, 607 (1995).
[6] G. Yu, J. Gao, J. C. Hummelen, F. Wudl and A. J. Heeger, Science 270,
1789 (1995).
[7] H. Koezuka, A. Tsumura,and T. Ando, Appl. Phys. Lett. 49, 1210 (1986).
[8] J. H. Burroughes, C. A. Jones,and R. H. Friend, Nature 335, 137 (1988).
68
[9] Arthur J. Epstein, Fang-Chi Hsu, Nan-Rong Chiou,and Vladimir N.
Prigodin., Current. Appl. Phys. 2, 339, (2002).
[10] Jin Lu, Nicholas J. Pinto, and Alan G. MacDiarmid, Appl. Phys. Lett.
92, 6033, (2002).
[11] A. Tsumura, H. Koezuka, T. Ando, Appl. Phys. Lett. 49, 1210,(1986)
[12] Erik J. Brandon, William West, Emily Wesseling, Appl. Phys. Lett. 83,
3945 (2003).
[13] E. Becker, R. Parashkov, G. Ginev, D. Schneider, S. Hartmann, F.
Brunetti, T. Dobbertin, D. Metzdorf, T. Riedl, H.-H. Johannes, W. Kowal-
sky, Appl. Phys. Lett. 83, 4044 (2003).
[14] C. J. Drury, C. M. J. Mutsaers, C. M. Hart, M. Matters, and D. M. de
Leeuw, Appl. Phys. Let. 73, 108 (1998).
[15] M. J. Lee, C. P. Judge, and S. W. Wright, Solid-State Electronics, 44,
1431 (2000).
[16] Francis Garnier, Ryad Hahlaoui, Abderrahim Yassar, and Pratima Sri-
vastava, Science 265, 1684 (1994)
[17] G. H. Gelinck, T. C. T. Geuns, and D. M. de Leeuw, Appl. Phys. Lett.
77, 1487 (2000)
[18] N. F. Mott and Davis. E. A, Electronic Processes in Non-crystalline Ma-
terials, (Clarendon press, Oxford, 1979).
69
[19] R. Kohlrausch, Ann. Phys. (leipzig) 12, 393 (1847).
[20] G.Williams and D.C.Watts, Trans. Faraday Soc. 66, 80 (1970).
[21] J. C. Phillips, Rep. Prog. Phys. 59, 1133 (1996).
[22] J. Kakalios, R. A. Street, and W. B. Jackson, Phys. Rev.Lett. 59, 1037
(1987).
[23] S.M.Sze, Physics of semiconductor devices, Willy inter. science(1981).
Adv. Mater. 12,481 (2000)
[24] Application note from Veeco instrument group.
70