本研究主要分成三個部份，首先探討高分子電晶體中遲滯現象發生的原因。接著設計一個嶄新的載子儲存槽以提高高分子電晶體之載子遷移率。最後整合實驗室已架構之各項先進元件製程技術，以導電高分子材料製作出第一個用以驅動高分子發光二極體之高分子電晶體驅動基板。
本研究探討P3HT、P3DDT及MEH-PPV三種高分子在廣泛溫度區間中遲滯現象與溫度的關係。三種高分子皆可在低溫區間發現一個明顯的遲滯現象，而該遲滯現象在高溫區間則減低。值得注意的是這些與溫度相關的遲滯現象都有一個遲滯現象轉移溫度(Th)，同時各個高分子的遲滯現象轉移溫度區間都與各自的玻璃轉移溫度(Tg)相近。利用FI-TSC得到P3HT與溫度變化的去極化電流可發現在側鏈擾動溫度區間結束之前，主鏈的去極化電流已經產生。此結果說明一部份的主鏈會被電場極化而產生去極化電流，表示當高分子側鏈可擾動時，部分主鏈亦隨之開始擾動而可被電場極化。在反向電場操作時，此時這些被極化的主鏈無法即時重新排列，導致去回方向下汲極電流的差異，而產生遲滯現象。當操作溫度高於主鏈擾動溫度後，遲滯現象則逐漸減少，其原因為可自由擾動的主鏈能夠隨著電場方向即時重新排列。因此，本研究釐清了高分子電晶體中遲滯現象發生的原因。
本研究提出一個應用在高分子電晶體的載子儲存槽，利用PEDOT:PSS摻雜高分子半導體表面後形成之額外載子，在施予閘電壓時累積在電晶體的導電通道中來提高高分子電晶體的載子遷移率及電流開關比。不僅如此，由於PEDOT:PSS為高分子結構，不會擴散到導電高分子中，可達成一個分層的載子儲存槽，同時在未施加閘極電壓這些額外的載子會因為表面的-SO3^-的庫倫吸引力而回到半導體層的表面而不會影響電晶體的關閉電流。同時，本研究亦採用了另一小分子結構的摻雜物(NOSbF6)作為載子儲存槽，藉由比較來了解PEDOT:PSS載子儲存槽之優勢。得到在加上PEDOT:PSS載子儲存槽後，P3HT電晶體之載子遷移率由原先的0.007提高到0.12 cm^2V^-1s^-1，電流開關比也由原先的4×10^5提高到7.8×10^6，此數據是一般利用旋轉塗佈成膜且沒有經過特別表面處理或是應用高介電常數絕緣層的P3HT高分子電晶體中最高的載子遷移率。
本研究在透明玻璃基板上，利用PECVD 製程得到的SiO2 絕緣層以及噴墨印刷得到的P3HT 高分子膜設計製作主動式高分子電晶體驅動基板。由於本研究運用噴墨印刷技術將P3HT高分子半導體層及PVA保護層準確的在需求位置上噴墨成膜，成功克服在溶劑製程中不易定義選取範圍的困難，同時設計可分別噴墨印刷高分子電晶體以及高分子發光二極體的區域，製作一個以高分子半導體材料製作的主動式高分子電晶體驅動基板。不僅如此，本研究得到P3HT電晶體可達到與pentacene電晶體相近的開啟電流，表示用高分子電晶體在實際應用上亦是可行的。這也是現今第一個實現以高分子電晶體製作的主動式電晶體驅動基板。
綜合上述結果，本研究得到許多以高分子材料製作高分子電晶體的資訊，這些資訊提供我們許多在高分子電晶體工業化所需要的時重要參考依據。

摘要(中文)--------------------------------------------------------------------------------I
Abstract----------------------------------------------------------------------------------III
目錄--------------------------------------------------------------------------------------VI
圖目錄------------------------------------------------------------------------------------X
表目錄--------------------------------------------------------------------------------XVII

第一章 緒論
1-1 前言------------------------------------------------------------------------------1
1-2 有機電晶體工作機制---------------------------------------------------------4
1-3 電流電壓特性------------------------------------------------------------------7
1-4 元件結構-----------------------------------------------------------------------11
1-5 高分子電晶體之載子注入理論--------------------------------------------12
1-6 高分子電晶體之載子累積 (accumulation) 理論-----------------------13
1-7 載子傳遞理論-----------------------------------------------------------------16
1-7-1 高規則度單晶有機半導體-------------------------------------------16
1-7-2 不定型有機半導體----------------------------------------------------16
1-7-3 半結晶(semi-crystalline)有機半導體-------------------------------20
1-8 本文目的-----------------------------------------------------------------------22
第二章 文獻回顧
2-1 P3HT高分子半導體載子遷移率之演進----------------------------------24
2-1-1 提升規則度-------------------------------------------------------------25
2-1-2 改變製程----------------------------------------------------------------26
2-1-3 界面處理的影響-------------------------------------------------------27
2-1-4 分子量的影響----------------------------------------------------------28
2-2 混摻或多層製程對元件的影響--------------------------------------------31
2-2-1 混摻方式----------------------------------------------------------------31
2-2-2 雙層元件----------------------------------------------------------------34
2-3 遲滯現象的研究--------------------------------------------------------------38
2-3-1 高分子絕緣層所引發的遲滯現象----------------------------------39
2-3-2 絕緣層與半導體層界面陷阱或缺陷引發的遲滯現象----------40
2-3-3 半導體層引發的遲滯現象-------------------------------------------43
2-4 有機電晶體驅動有機發光二極體之探討--------------------------------45
2-5 文獻分析-----------------------------------------------------------------------52

第三章 實驗方法
3-1 藥品-----------------------------------------------------------------------------55
3-2 儀器設備-----------------------------------------------------------------------56
3-3元件的製作---------------------------------------------------------------------64
3-3-1 單一電晶體元件製作-------------------------------------------------64
3-3-2 TSC元件製作-----------------------------------------------------------65
3-3-3 載子儲存槽元件製作-------------------------------------------------66
3-3-4 雙電晶體、電容主動顯示器矩陣基板製作----------------------66

第四章 高分子鏈擾動引發電晶體中的遲滯現象
4-1 前言-----------------------------------------------------------------------------68
4-2 實驗細節-----------------------------------------------------------------------69
4-2-1 高分子電晶體元件製作及測量-------------------------------------69
4-2-2 不同掃描速率之量測-------------------------------------------------70
4-3 在P3HT, P3DDT以及MEH-PPV中與溫度相關的遲滯現象-------70
4-4 Dynamic Mechanical Analysis以及Field Induction-Thermally Stimulated Current (FI-TSC)的測量---------------------------------------75
4-5 側鏈擾動與遲滯現象生成的關係-----------------------------------------79
4-6 結論-----------------------------------------------------------------------------81

第五章 電晶體載子儲存槽的觀念
5-1 前言-----------------------------------------------------------------------------83
5-2 電晶體的元件效能-----------------------------------------------------------84
5-3 載子儲存槽之工作機制-----------------------------------------------------87
5-4 不同載子儲存槽下的UV-Vis吸收光譜----------------------------------91
5-5 以橢圓分析儀來定量分析載子儲存槽-----------------------------------92
5-6 結論---------------------------------------------------------------------------103

第六章 以噴墨印刷成膜製程製作主動式發光二極體顯示器之高分子驅動基板
6-1 前言---------------------------------------------------------------------------105
6-2 在玻璃基板上製作高分子電晶體---------------------------------------106
6-3 主動式雙電晶體與單電容矩陣製作程序------------------------------110
6-4 高分子電晶體驅動基板之電性表現------------------------------------116
6-5 2T1C元件實際操作測量短暫時間下之電流表現------------------120
6-6 結論---------------------------------------------------------------------------124

第七章 總結與未來展望-----------------------------------------------------------126
參考文獻-------------------------------------------------------------------------------131
本研究之原創性工作----------------------------------------------------------------139
附錄 橢圓分析儀實驗模擬方式及詳細數據----------------------------------141
A-1 實驗模擬方式---------------------------------------------------------------141
A-2 詳細數據---------------------------------------------------------------------144
A-2-1 P3HT-based電晶體結構之模型設計-----------------------------145
A-2-2 引入摻雜物PEDOT:PSS與NOSbF6後之模型設計----------149
A-2-3 模擬得到之數據----------------------------------------------------154
A-3 結論---------------------------------------------------------------------------161
自傳-------------------------------------------------------------------------------------162
著作目錄-------------------------------------------------------------------------------163

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