(V) On-off ratio ITO
1.7x10-2 -20.7 5.2x104ITO / MoO
2 0.32 -16.3 2.7x106ITO / V O
2 5 0.17 -15.7 8.9x105Al
1.8x10-4 -27.9 102Al / MoO
2 0.32 -16.9 4.3x106Al / V O
2 5 0.24 -16.2 1.6x106Au
0.29 -20.2 1.9x106Au / MoO
2 0.31 -16.6 3.0x106.3 修飾層厚度最佳化
知道了以上兩種過渡金屬氧化物對於低功函數電極與 entacene界面修飾的作用，且元件效能可達到單純以Au為電極材料的元件水準。
、200 Å、300 Å和 400 Å。首先以MoO2作為ITO的修飾層，
3
由上述實驗，我們 p
然而氧化金屬的厚度也是個值得討論的課題，若氧化金屬層太薄，接著沉積的電 極分子有可能穿過修飾層而接觸到pentacene，使得氧化金屬與pentacene的接觸範 圍變小，減低其修飾的效果；若是氧化金屬層太厚，則其過高的電阻可能抵消增 加的載子注入效應，因此氧化金屬的厚度影響元件的電性應該有相關的趨勢。接 下來我們將針對MoO2與V2O5的厚度改變作為變因，尋找在修飾ITO和Al時修飾層 各別的最佳化厚度。
本部份實驗的電晶體元件W/L比為 2000μm / 130μm，並且改變加入的氧化金 屬層厚度依序為 100 Å
結果顯示加入 100 Å~400 Å厚的MoO2對元件效能均有一定程度的提升，我們將幾 次實驗的元件mobility整理後得到圖 3-14，圖中每種修飾層厚度對應到多次實驗 的元件所得到的mobility平均值，以及計算由各次實驗數據所得到的標準差。由
我們得到的數元件數據當中，MoO2的厚度為 400 Å時擁有最高的mobility，其值 為 0.41 cm2/Vs，但是在該厚度下其值最小則只有 0.1 cm2/Vs，圖中明顯的看得出 來該厚度下的標準差相當大，即元件的製程視窗(process window)過大所造成。此 現像的原因有可能是在蒸鍍MoO2時，隨著加熱時間愈久，Mo與不同個數的氧形 成氧化物，可能會使得修飾層之中的摻雜度較不易控制，在厚度較厚的時候修飾 層所包含的摻雜度在每個元件之間都有一定程度的不同。相較於mobility在MoO2 為 400 Å時的不穩定，隨著其厚度的減小，各元件間mobility的變化就比較輕微，
當MoO2厚度為 200 Å時其值的變化範圍則在 0.28~0.33
0 100 200 300 400
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
mobi lity (c m
2/V s)
MoO2 thickness (A)
圖 3-14 ITO/ MoO2電極元件mobility對MoO2厚度趨勢圖
cm2/Vs之間。且由圖 修飾ITO
時，除了其電性為較穩定，平均得到的 obility亦是較高的。至於元件的其他參
的 3-14 的平均值趨勢可得到當MoO2的厚度為 200 Å
m
數，在加入MoO2之前的單純ITO電極元件threshold voltage為-22V，經修飾過後則 大約為-17V~-18V，不論加入多少厚度的MoO2，都降低了threshold voltage。
接著以V2O5作為ITO的修飾層時，雖然元件的各項參數均有提升，但相較起 來顯然比MoO2作為修飾層時效果要差一點。觀察圖 3-15 的結果，在加入V2O5
厚度到達 200 Å ~400 Å時，得到的平均mobility都在 0.1 cm2/Vs ~0.15 cm2/Vs之 間，且在同一厚度下各元件之間的值依然有一定的變動幅度，此原因與MoO2相 同，在熱蒸鍍時有可能形成不同氧化數的vanadium oxide，使得在不同加熱時間 下蒸鍍形成的vanadium oxide摻雜比例每次都不相同，對元件電性造成直接的影 響。V2O5修飾層對threshold voltage的降低也有所幫助，實驗統計結果在厚度 300 Å 時為-15.8V改善較多。
0 100 200 300 400
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
mobility (cm
2/Vs )
V2O
5 thickness (A)
圖 3-15 ITO/ V2O5電極元件mobility對V2O5厚度趨勢圖
接下來我 mobility趨
勢整理於圖 3-16 中，我們可看到各修飾層厚度的元件之間變動幅度比起修飾ITO
變 們以氧化金屬來修飾Al電極，首先以MoO2修飾Al的元件
的時候要更大，除了在蒸鍍氧化金屬時可能造成MoOX摻雜比例不一之外，
原因也可能是由於隨後熱蒸鍍沉積的Al帶著相當的熱能沉積於MoO2之上，可能 會使原本Mo的氧化層薄膜再次反應，使得摻雜的含量在接近與Al的接面處時 得較不穩定。由平均的趨勢可得到MoO2的厚度最佳化與修飾ITO時一樣，大約在 200 Å修飾Al時有最佳的效果，其mobility的平均值為 0.28 cm2/Vs。threshold voltage 方面，單純Al電極的值約為-28V，經修飾後則在-17V左右，其中當MoO2
0 100 200 300 400 0.00
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
mobili ty (cm
2/Vs)
MoO2 thickness (A)
圖 3-16 Al/ MoO2電極元件mobility對MoO2厚度趨勢圖
的厚度為 10 而在 100 Å
厚度下的各元件特性變動幅度卻是較大的，其mobility的範圍自 0.04 至 0.24 0 Å時，得到的threshold voltage降低至大約只有-10V，然
的
cm2/Vs。經過MoO2修飾後的Al電極電晶體電流開關比均大於 106。
0 100 200 300 400
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
m o bility (cm
2/Vs )
V2O5 thickness (A)
圖 3-17 Al/ V2O5電極元件mobility對V2O5厚度趨勢圖
以V2O5修飾Al的mobility對厚度趨勢圖整理於圖 3-17，並且可得到以 400 Å的 修飾層厚度得到的mobility為較高。在通道長度為 130 μm下各和修飾ITO和Al的 各項參數可見於表 3-3。
表 3-3 不同氧化金屬厚度對電晶體特性參數整理