Reliability of Au Nanoparticle Decorated Pentacene Photortransistor under Visible Light Illumination

本篇論文研究金屬奈米粒子有機光電晶體（organic phototransistor, OPT）之可見光可靠度分析。本研究使用金奈米粒子有0.5與5nm兩種不同公稱厚度，公稱厚度為0.5 nm時，金奈米粒子直徑小於10 nm，當公稱厚度為5 nm時，金奈米粒子直徑約為27-42 nm。為了瞭解金奈米粒子機光電晶體在暗環境與可見光照射下的閘極偏壓應力效應的可靠度，我們在光電晶體的閘極端固定施予一-12 V或12 V電壓，偏壓時間為從0秒增加到3000秒，使用光源為紅綠紫三色光。主要結果如下: 第一，和未使用金奈米粒子有機光電晶體相比，有金奈米粒子裝飾的元件其截止電流會與金顆粒尺寸同步增加，原因為金奈米粒子與半導體接面的空乏區會因為顆粒間距縮小而連接在一起形成電子可傳導的通道。第二，在閘極偏壓應力為負的情況下，暗環境下的臨限電壓會隨量測時間增加往負電壓方向偏移，次臨限擺幅會與閘極偏壓時間同步增加，其中以公稱厚度5 nm的元件增加幅度最大。而在閘極偏壓應力為正時，卻僅有無奈米粒子元件的臨限電壓會隨量測時間增加往正電壓方向偏移，且次臨限擺幅在600秒後變化趨於穩定。原因為在負偏壓應力下半導體與絕緣層間的介面缺陷密度會增加，而在正偏壓應力卻沒有明顯的變化。第三，在照光下進行閘極偏壓應力測試後發現，有無金奈米粒子裝飾元件的通道開關能力都會大幅度劣化製至無法開關，且在3000秒測試下，裝飾顆粒尺寸越大元件光電流降低幅度越明顯。In this thesis, we investigated the reliability of organic phototransistors (OPTs) with gold nanoparticles (Au-NPs) decoration under visible light illumination. The diameter of the Au-NPs with nominal thicknesses of 0.5 and 5 nm are