實驗結果分析

current)越小，三極元件的 off 電流也越小，on/off 才會越好。於是 ITO-P3HT-Al 介 面之間的平整度就相當重要。由於ITO 的表面相當粗操，於是我們嘗試了兩種方法

(2) Emitter-Base diode

-5 -4 -3 -2 -1 0

而當 Base 的成膜是有縫隙而非完整的表面時，就會多出 ITO-PEDOT-P3HT-Au 的 Diode，其 IV 特性如下圖，由圖得知I(VCE= -5V) = 1.5*10^-5A，此時 EC 之間 的漏電流就會遠大於 BC 的逆向偏壓電流，由此可以肯定我們的 Base 鋁的成膜 是相當完整的。

-6 -4 -2 0 2 4 6

1 E -8 1 E -7 1 E -6 1 E -5 1 E -4 1 E -3

I= 1 .6 E -5 a t -5 V

I( A )

V

圖圖圖 4-1-4 ITO-PEDOT-P3HT-Au Diode 的圖 的的的 IV 特性圖特性圖特性圖特性圖

4-2 熱載子電晶體量測熱載子電晶體量測熱載子電晶體量測熱載子電晶體量測

由於對稱結構的Emitter 和 Collector 的 HOMO 是一樣的，載子通過 Emitter 後的能 量不易穿過Base 到達 Collector。使用 Common Emitter Mode 量測，在 VCE=4V，Base 輸出電流(IB)=4*10^-5 時 Current Gain=Ic ÷ IB =1.6*10^7 ÷ 4*10^-5 = 0.004，可以得知對 稱結構的元件特性相當不好。

因此我們使用了絕緣層來增加載子通過Emitter 的能量，一開始採用了製程容易的 氟化鋰(LiF)，只須用熱蒸鍍就可以形成一層相當薄的膜值，厚度可以低到幾個 Å。我 們嘗試了不同厚度的LiF 來觀察其對元件的影響，由圖 4-2-1 的結果得知，一開始 Current Gain 隨著 LiF 的厚鍍而上升，但是超過 10Å 時，部份載子不能通過太厚的絕緣層，導 致Current Gain 下降。LiF 的確對我們元件有了相當大的幫助，其中 10Å 的 LiF 幫助載 子到達Collector 的電流比沒有 LiF 的元件提升了數百倍，在 VCE=4V，Base 輸出電流 (IB)=4*10^-5 時，Current Gain 也高達 0.6，如圖 4-2-2 顯示。

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0.0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

C u rr e n t G a in

LiF thickness

圖 圖 圖

圖 4-2-1 LiF 的厚度對的厚度對的厚度對的厚度對 Current Gain 的比較圖的比較圖的比較圖的比較圖 (操作條件操作條件操作條件操作條件：：：V： CE= -4V，，， I， B=5*10^-5)

-4 -3 -2 -1

不過LiF 的成膜是相當不均勻的，我們使用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy) 觀察 LiF 的表面，如圖 4-2-3 顯示，原本鋁的表面操粗糙度(rms)只有 7.84 Å，但是在

接著我們使用了氧化鋁(Al O_{2 3})，採用的方式就是當鍍完 Base 鋁時，讓 Base 曝露

在找到了絕緣層最佳條件後，我們想要提升電晶體的 on current 讓電流足以 驅動OLED，提升元件的整合性。除了嚐試將 Emitter 變薄以外，還嘗試減少 P3HT 在 Xylene 的析出量，因為 P3HT 析出會有分子聚集的現象(aggregation)而導 致載子遷移率(Mobility)降低，所以我們將配置好的溶液加溫提升 Xylene 的溶解度 來防止P3HT 析出。結果發現(圖 4-2-6)，EB diode 順向偏壓(以下簡稱 forward current)

的電流提升後，CurrentGain 也有明顯的提升，在 EB diode 的 forward current 在 4V 超過 100mA/cm^2 時，Current Gain 高達 8.8，此時到達 Collector 的電流密度也有 22mA/cm^2，如圖4-2-7 所示。而在 Common Base Mode 的操作下(圖 4-2-8)，電流穿 透率(transportation factor)高達 0.931，換算成 Current Gain 則是 0.931111÷÷÷÷(1(1(1(1 ---- 0.931)=13.70.931)=13.70.931)=13.70.931)=13.7，

和Common Emitter Mode 的結果相差不大，這也提升了數據的可信性。另外計算了電 晶體的on/off ratio(即 VCE= -10V 下，IB=5*10^-5A 和 IB=0 時所驅動的 IC的比值)，也 可以到達1500 以上。

0 20 40 60 80 100 120 0

2 4 6 8 10

J

at 4V (mA/cm

)

C u rr e n t G a in

8.8

圖圖

圖圖 4-2-6 JEB 對對對對 Current Gain 的比較圖的比較圖的比較圖(操作條件的比較圖操作條件操作條件操作條件：：：：VCE= -10V，，，， IB=5*10^-5)

-10 -8 -6 -4 -2 0

然而我們在三十天後，再將上述的樣品拿去拿量測，發現 current gain 不但沒有

電流密度，如圖4-2-11所示，Current Gain雖然些微下降到 16，但是到達Collector 的電流密度已經高達 560mA/cm^2，on/off ratio也達1600以上。這些條件都能輕鬆的 驅動OLED或PLED，而我的實驗也到此告一段落。

-10 -8 -6 -4 -2 0