本文主要介绍了绝缘层在薄膜晶体管中的重要作用，总结了在薄膜晶体管中应用的绝缘层材料种类及其特点，介绍了不同绝缘层的制备工艺，以及各种制备工艺的原理与特点。最后，通过分析近几年有关薄膜晶体管绝缘层的文献，介绍了薄膜晶体管在制备过程中遇到的主要问题及当前的研究热点，并对未来薄膜晶体管中绝缘层的制备工艺和绝缘材料的研究方向进行了展望。

基于溶液法制备稠合噻吩-吡咯并吡咯二酮聚合物薄膜晶体管,比较不同制备环境下的薄膜晶体管的转移特征曲线.结果表明,旋涂环境对聚合物薄膜晶体管的影响可以忽略,但是退火环境对聚合物薄膜晶体管的影响至关重要,从饱和迁移率角度来看,在惰性环境下退火的器件的饱和迁移率是在空气中退火的器件的两倍多.无论退火温度是100°C低温情况还是190°C高温情况,上述结论均适用.这一结果表明退火环境对器件的影响至关重要.

基于聚合物绝缘材料和半导体材料, 采用溶液法旋涂工艺制作了有机薄膜晶体管(OTFT), 通过不同方法制备有机半导体层、栅极和漏极, 以提高有机薄膜晶体管的器件性能。结果表明, 有机半导体层是否图形化以及不同金属电极的制备工艺对器件的接触电阻影响明显。有机半导体层图形化后, 器件的开关比有较大的提升。采用lift-off工艺, 先在聚合物绝缘层材料上对光刻胶图形化, 然后利用真空蒸镀法将金属电极蒸镀到绝缘层材料上, 最后将器件浸泡在70℃的NMP溶液中约30min, 接触电阻约为4.8×107Ω; 采用湿刻工艺对蒸镀在绝缘层材料上的金属电极进行处理, 接触电阻有明显的下降, 约为3.6×106Ω。

一种兼容的双界面修饰被成功应用于修饰有机薄膜晶体管的底接触电极和绝缘层界面。这种兼容的双界面修饰为首先采用4-FTP修饰银源漏电极进而提高其功函数, 然后采用HMDS或者OTS进一步修饰二氧化硅绝缘层界面。结果显示场迁移率得到极大提高, 其最优特性高达0.91 cm2V-1s-1。

基于聚合物绝缘材料和半导体材料, 采用溶液法旋涂工艺制作了有机薄膜晶体管(OTFT), 通过尝试不同旋涂速度、表面预处理、退火温度等条件来优化聚合物绝缘材料的制备工艺参数, 获得了良好的绝缘性的聚合物绝缘材料和器件特性。结果表明, 绝缘层旋涂速度过快、表面用氧等离子体处理时间过长和退火温度过低都会降低有机栅极绝缘层(OGI )的绝缘性和OTFT的器件特性。采用硅氧烷材料作为聚合物栅极绝缘层, 其溶液由硅氧烷单体和溶剂加丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)混合而成。OGI的旋涂速度为1200r/min, 退火温度为140℃, 在旋涂有机半导体材料之前, 需在退火之后的硅氧烷表面进行短暂的氧离子灰化反应。得到的有机薄膜晶体管迁移率约为0.4cm2·V-1·s-1, 亚阈值摆幅降至约1.2V/dec, 开关比大于104, 并且当外加电场为1MV/cm时, 漏电流密度低于1.4×10-6A/cm2(Vds=-40V)。

基于一种新型的稠合噻吩-吡咯并吡咯二酮聚合物半导体(PTDPPTFT4), 采用溶液法工艺制作了高性能环保型、空穴型有机薄膜晶体管。通过尝试不同的半导体层退火温度及退火时间, 优化了有机薄膜晶体管的性能。当采用对二甲苯溶剂, 退火温度为190℃, 退火时间为60min时, 迁移率为2.1cm2·V-1·s-1, 电流开关比大于106。通过X射线掠入射角衍射法测试, 得到高温退火后聚合物薄膜的结构特点, 进而揭示了退火条件改变后, 薄膜晶体管拥有高迁移率的原因。

基于新型的聚合物绝缘材料和半导体材料, 采用溶液法旋涂工艺制作有机薄膜晶体管, 通过优化聚合物半导体材料的溶剂、旋涂速度、退火温度等条件, 提高有机薄膜晶体管的器件性能。结果表明, 不同溶剂溶解半导体对制成的有机薄膜晶体管的迁移率影响明显；半导体层旋涂速度过慢和退火温度过低都会降低有机薄膜晶体管的性能。当采用1, 2, 4三氯苯(TCB)作为半导体溶剂, 旋涂速度为3000r/min, 后烘温度为190℃时, 有机薄膜晶体管的迁移率可以达到约0.5cm2·V-1·s-1, 亚阈值摆幅降至约0.6V/dec, 开关比大于106。

为提高三维显示器的性能, 提出了一种动态单像素液晶透镜方法。通过对液晶透镜进行结构建模仿真并根据三维显示技术的光学原理, 对像素光源发散角以及液晶内部折射率分布对三维显示的性能影响进行了分析。通过实验结果的对比, 发现光源的发散角度对单像素立体显示器的性能有很大影响。通过优化相关参数, 可以使自由立体显示系统实现高分辨率和低串扰, 改善自由立体显示的性能。