Електричні параметри польового транзистора з органічним напівпровідником: рухливість носіїв заряду, наявність пасток, діелектрична проникність і контакти.

У цьому розділі пояснюється, як налаштувати електричні параметри OFET в OghmaNano, зокрема рухливість носіїв заряду, щільність пасток, діелектричну проникність, моделі рекомбінації та граничні умови контакту. Ці параметри визначають, як розв’язуються рівняння дрейфу-дифузії та рівняння Пуассона в напівпровідникових і діелектричних шарах.

1. Редактор шару OFET: активні шари, контакти та ізолятори.

OFET (органічний польовий транзистор) складається з кількох шарів, і ви можете змінювати їхню товщину в редакторі шарів (Головне вікно → вкладка «Структура пристрою»). Редактор дозволяє переглядати та змінювати структуру шарів, додавати або видаляти шари, а також призначати тип для кожного шару. OghmaNano підтримує три типи шарів:

• Контактні шари визначають виводи пристрою (наприклад, витік, сток, затвор) і слугують для встановлення граничних умов. Вони не мають електричних параметрів, оскільки їхня функція полягає у встановленні напруг або струмів.
• Активні шари — це області, в яких розв’язуються рівняння дрейфу-дифузії та рівняння Пуассона. Ці шари проводять електричний струм і визначають електричні характеристики пристрою. Лише активні шари відображаються в редакторі електричних параметрів, де можна задавати рухливість носіїв заряду, концентрацію пасток, діелектричну проникність та інші пов’язані властивості.
• Інші шари — пасивні шари, які не є контактами та не мають електричної активності. Вони можуть представляти собою підкладки, захисні покриття або оптичні прокладки, і їх не враховують під час електротехнічного моделювання.

Коротко кажучи, коли шар встановлено в активний режим, OghmaNano отримує завдання розв’язувати рівняння переносу та рівняння Пуассона в межах цієї області пристрою. Контактні шари залишаються незмінними як граничні умови, тоді як інші шари присутні структурно, але є електрично неактивними та виключаються з розрахунків електричної моделі.

2. Налаштування електричних параметрів OFET.

Після того, як шар позначено як активний в редакторі шарів, його властивості можна додатково визначити в редакторі електричних параметрів. Тут ви налаштовуєте, як моделюється транспорт заряду, захоплення та електростатика під час моделювання (детальніше див. у розділі 3.1.9). На ?? показано налаштування для напівпровідникового шару, де можна вказати рухливість, щільність станів, параметри пасток і моделі рекомбінації. На ?? показано відповідні налаштування для ізолятора PMMA, де потрібні лише електростатичні властивості, такі як діелектрична проникність і різниця енергетичних зон. Зверніть увагу на кнопку «Увімкнути дрейф-дифузію» у верхньому лівому куті: коли її ввімкнено, для цього шару розв’язуються рівняння дрейф-дифузії, включно з рухом носіїв заряду. Для напівпровідника цю функцію ввімкнено, оскільки необхідно моделювати транспорт заряду, тоді як для ізолятора PMMA її вимкнено, оскільки матеріал не проводить струм. Хоча можна ввімкнути дрейф-дифузію всюди та просто призначити дуже низьку рухливість ізолюючим шарам, такий підхід збільшує час обчислень і може зменшити числову стабільність. Тому рекомендується вимкнути дрейф-дифузію для справжніх ізоляторів.

3. Встановлення зв’язку між електричними параметрами та характеристиками органічних тонкоплівкових транзисторів.

Значення, введені в редакторі «Електричні параметри», безпосередньо впливають на поведінку OFET під час моделювання. Наприклад, рухливість напівпровідника визначає нахил характеристики передачі, а концентрація пасток впливає на крутість підпорогової характеристики та явище гістерезису. Діелектрична проникність ізолятора визначає ємність затвора, яка, у свою чергу, впливає на те, наскільки ефективно напруга на затворі модулює канал. Експериментуючи з цими параметрами, ви можете дослідити, як властивості матеріалів впливають на вимірювані характеристики пристрою.