Abstract
本論文主要在探討有機半導體層的性質與介面，對於場效電晶體效能的關係。實驗上可分為三部份，第一部份使用原子力顯微鏡（AFM）來研究4-phenylbutyltrichlorosilane（4-PBTS）在矽（100）表面成長自組裝單層膜之最適反應時間，再以架構於同步輻射光源的近緣X光吸收細微結構光譜分析4-PBTS薄膜中分子相對基材的排列位向。結果顯示4-PBTS在60分鐘的反應時間能成長出平坦的薄膜，其分子鍊排列與基材傾角約為57°。 第二部分的研究則探討基材差異與溶劑蒸氣誘導再結晶處理方式，是如何影響可溶性有機半導體材料triethylsilylethynyl anthradithiophene（TESADT）薄膜的表面形貌、分子位向與電洞注射能障。此處我們發現矽晶片經4-PBTS修飾降低了表面能量，使得其上的TESADT薄膜以溶劑蒸氣再結晶處理後，能夠分散的更為均勻，形成較大較連續的晶粒。同時溶劑蒸氣再結晶處理也能提升半導體薄膜中分子排列的規則性，並反映在降低的電洞注射能障，但這些處理並不會顯著改變分子在基材上的傾角。 最後一部分，我們以上述的研究結果做為基礎來實際製作有機場效電晶體，經由量測元件的電壓–電流關係可得出TESADT的載子遷移率。明顯地，經4-PBTS修飾的矽晶片有著更好的絕緣層特性，改善了開關率與臨界電壓。而使用溶劑蒸氣再結晶處理半導體薄膜後，載子遷移率也提升了3倍左右，平均0.1 cm2V-1s-1的數量級，最高至1.23 cm2V-1s-1。代表著半導體–絕緣層介面的好壞與半導體薄膜本身的品質都會強烈影響最終元件的效能。