第五章 第五章
第五章 結論和未來展望 結論和未來展望 結論和未來展望 結論和未來展望
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相較於我們實驗室在 2004 APL 發表的成果，各項數據都有大幅度的成長：
Current Gain On/off ratio Current density 良率 2004 APL 發表 25 15 0.6mA/cm^2 ~30%
2007 五月成果 40 1500 560mA/cm^2 ~70%
接著我們進一步來分析原因：
1. 在 ITO 和 P3HT 之間加上一層 PEDOT 能降低表面粗糙度，這改善了兩件事：
(1)提升 BC diode 的良率→ 提升三極元件的良率，
(2)也降低了 diode 的 reverse current→降低三極元件的 off current。
2. 使用 P3HT 取代 PVK 來當 Emitter 有機高分子層，因為 P3HT 比 PVK 更容易阻擋 金屬滲入高分子層，這也改善了兩件事：
(1)提升 EB diode 的良率→提升三極元件的良率，
(2)Emitter 可以很薄而增加了 diode 的 forward current→增加三極元件的 on current。
3. P3HT 在甲苯(Toluene)和二甲苯(Xylene)的溶劑裡面可以輕易做出低濃度的飽和 溶液濃度。低濃度可以製作出很薄的膜，飽和溶液又不會跟底下的 Collector 有機 高分子層互溶。有效防止互溶→提升三極元件的良率
4. 由於氟化鋰(LiF)和鋁(Al)會產生反應而形成 AlF，而且氟化鋰的成膜相當不均勻，
而改用了氧化鋁後就不用有上述兩件事情發生，有效的絕緣層就能幫助載子順利 通過 Base 來到 Collector→提升三極元件的 Current Gain。
5555----2 2 2 2 未來的方向未來的方向未來的方向 未來的方向
雖然我們的研究已經有不錯的成果，但是仍然有很多地方是我們不明瞭和需要要 改進的地方，以下一一討論：
1. 由於 ITO 表面不平整，我們使用 PEDOT 讓表面變得較為平整，這是一個不錯的方 法。但是之前的實驗結果顯示，用O2 Plasma 來打平 ITO 表面的結果更好，只是 因為當時儀器故障而沒有繼續使用。
2. 由於氧化鋁製作的方法是讓鋁在空氣中氧化，再度上 LiF 補足絕緣層的厚度，這是 一個相當粗糙的作法，之後可以嘗試鋁暴露在空氣不同時間下產生不同厚度的氧 化鋁來當作絕緣層，而不需要 LiF。或者可以嘗試此使用 E-beam 鍍上氧化鋁。
3. 目前 EB diode 的 on current 還不是相當的穩定，Emitter 層在同樣濃度和轉速下形 成的 EB diode 會有不同的 forward current，原因可能在於 P3HT 旋轉塗佈前的溫度，
和旋轉塗佈時的溫度，這些最佳條件都需要進一步去得知。
4. 這種 P3HT-Al-P3HT 的對稱結構應該不是熱電洞電晶體最佳結構，Emitter 還是要 有高一點的 HOMO 來提升載子的能量。我們可以嘗試以下幾種方法：
(1) 使用 Al-PVK-P3HT-Au 的雙層結構，但是要避免 PVK 溶掉底下的 Collector，
而 PVK 也要有適當的 anneal 條件來防止被上面的 P3HT 溶掉。
(2) 也可以嘗試用有機小分子，小分子只需蒸鍍因此不用擔心互溶的問題，而且 它的載子遷移率也比較高。例如 Al-NBP(HOMO 5.8)-Pentacene (HOMO 5.1) -Au 的結構【8】。
(3) 金(功函數為 4.7)和 emitter(HOMO 幾乎都在 5.1 以上)之間有一個能障存在，在 蒸鍍金(Au)之前，先蒸鍍一層絕緣層，可以增加金(Au)的功函數，而提升 EB 的 forward current。
(4) 在金和 emitter 之間塗佈上一層 PEDOT(功函數 5.2)也可以降低介面的能障。
5. 我們在元件完成後經 30 天在量測時發現，有些元件的 Current Gain 不降反升，而 且操作電壓也從 10V 下降至 5V 就可以達到相同的電流密度。不過此時的的三極 元件會出現兩種情況：
(1) EC leakage current >> BC reverse current(表示 Base 是有孔洞而非完整的表面)：
其中 BC diode 特性維持不變，但 EB diode 的 forward current 下降，此時三極元 件的 on/off ratio 會下降，這種有孔洞的 base 不是我們想要的元件，所以暫時 不做進一步的討論。
(2) EC leakage current 近似 BC reverse current(表示 Base 還是完整的表面)：
其中 BC reverse current 上升，但是 EB diode 的 forward current 也上升，這時 三極元件的 on/off ratio 卻也上升，推測原因應該是 P3HT 的導電度上升了讓元 件的特性變得更好。這項發現對我們將來的元件會有相當大的幫助，如果能 確實找到真正的原因和最佳的條件，應該會有更進一步的突破。
6. 如果元件每一層的接面可以比較緻密的話，特性應該就會變得更好。我們可以嘗 試施加壓力的方式讓每一層的接面能夠變得更緻密。
7. 還有很多參數或製程方式仍未確定，例如：Base 的材料、厚度、鍍率、電阻率的 正確值，金(Au)的最佳鍍率和厚度，EBC 倒過來的製程，元件的幾何構造…等，
都有待我們去做進一步的研究。
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