pmma薄膜在晶体硅太阳能电池上的应用研究(附件)【字数：6517】
摘 要伴随微电子技术的快速发展，每一个领域的微电子器件对材料的性能要求也一直提高，有机薄膜晶体管(OTFT)作为一种新兴的微电子器件，因为其低廉的成本优秀的性能拥有巨大的市场价值。对于OTFT，影响器件性能的不仅仅是半导体材料，作为介质层的绝缘材料的作用也是非常重要的。与无机绝缘材料相比，低成本而且更适合柔性衬底的有机绝缘材料更适用于新一代平板。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)就是能够应用于OTFT生产的优秀绝缘透明薄膜材料之一。本文分别介绍了PMMA薄膜物理特性，光学特性，化学特性，以及PMMA薄膜的主要应用。主要研究PMMA薄膜的光学特性。先配制了PMMA溶液，再通过旋涂法将PMMA薄膜制备在硅片和普通玻璃上，然后进行清洗，研究了PMMA薄膜的介电特性，并通过实验牙就了有无PMMA薄膜给对硅片和普通玻璃的折射率和反射率产生的影响。通过比较有无薄膜普通玻璃的折射率和反射率，得出研究成果，PMMA薄膜对350nm-500mn范围的光具有增透作用。
目 录
第一章 简述绝缘材料在微电子领域的应用和研究 1
1.1简述绝缘材料在微电子领域的应用和研究 1
第二章 简述PMMA薄膜材料的定义、性能与应用 3
2.1PMMA薄膜材料概述 3
2.2PMMA薄膜的性能与应用 3
2.2.1物理性能 3
2.2.2光学性能 4
2.2.3化学性能 4
2.2.4应用 4
2.3PMMA薄膜在电学和光学方面的研究 4
2.3.1PMMA电学特性方面的研究 4
2.3.2PMMA作为光学薄膜的研究 6
第三章 PMMA薄膜在太阳能电池上的实验研究 7
3.1聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶液配制 7
3.2PMMA薄膜制备 7
3.3清洗 7
3.4实验 8
结束语 11
致谢 12
参考文献 13
第一章 简述绝缘材料在微电子领域的应用和研究
1.1简述绝缘材料在微电子领域的应用和研究
快速发展的微电子技术是21世纪科技领域的重要技术之一。晶体管 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
作为可变电流开关的半导体器件，通常应用于微电子技术、通信技术及平板显示技术之中。通过控制输入回路电压来控制出回路电流的半导体有源器件，主要应用于大规模及超大规模集成电路中[1]。绝缘层对场效应管的性能影响是非常重要的，而Si02—直是微电子技术中应用最通用的无机绝缘材料。作为MOSFET中的介质层或是隔离层，其理论研究和生产技术都十分成熟，但随着市场需求的多元化，Si02已不能很好地满足每个领域的性能要求，人们便寻求可以替代Si02的绝缘材料。 在大规模集成电路领域中，场效应晶体管尺寸必须不断缩小，栅介质厚度则需要随沟道长度的缩小而减薄，这样会造成隧穿电流增加[2，3]。遂穿电流的增加使有效栅电容下降，还使集成电路关态功耗的增加。当MOS晶体管沟道长度缩小到0.1μm以下时，传统的Si02栅介质已经满足不了集成电路发展的基本需要，人们开始研究新型栅介质材料，其中最有代表性的是以高K绝缘材料作为MOSFET的栅介质[4]。
硅集成电路技术中，另一个对集成度影响很大的因素是元器件的隔离，绝缘衬底上的硅技术SOI(siliconon insulator)已经相对比较成熟。釆用Si02作为绝缘埋层的材料是通用的SOI材料，但是存在一个问题，就是Si02的热导率低。当器件在高速度运行时，器件会产生热效应，温度会持续上升，导致严重的自加热效应，严重阻碍了其在高密度集成电路中的应用。人们也在寻找能够解决这个问题的方法，目前研究得比较多的薄膜有A1N、SiC、AI2O3薄膜，其中A1N作为III族氮化物宽带隙绝缘材料，其热导率几乎是Si02的200多倍[10]，所以很有可能成为Si02在SOI中的替代绝缘材料，但也有一些问题，如与Si晶格失配，较大的介电常数并不适用于集成电路的互连线层，以及薄膜的缺陷控制问题都需要探索和研究。
对于晶体管而言，除了他们的放大性质，工作效率(就开态和关态之间所需要的开关时间)也是一个很重要的参数。半导体材料的载流子迁移率和半导体材料的运行速率是等比例上升的。通过区分和检测，这些无机的电子器件能充分在不同的领域被应用。如有源矩阵液晶显示人的眼睛的响应时间也仅仅只有几十毫秒，平板显示器由几百万个像素组成，而一个晶体管只能作为一个开关控制一个像素，所以并不需要过高的开关速率。无机半导体的低迁移率能满足在液晶显示器(LCD)驱动显示领域和微电子低端应用市场的性能要求，然而获得这些无机半导体材料本身以及其生产设备是比较昂贵的，并且不适合大面积生产。从1950年开始，人们便开始对有机半导体做了很多研究，但因为其半导体性质不理想，直到1986年Tsumura等人第一次制备了聚唆酚有机薄膜晶体管器件[12]，显示出101cm2/V.s的场效应迁移率，为了能达到了非晶硅水平，人们对有机薄膜晶体管开始进行研究[1319]。有机薄膜晶体管与无机场效应晶体管功能类似，最大的优点是材料的来源广，通过气相沉积和印刷打印等方法，可在低温下(180℃以下)加工，适合大面积加工，不仅降低了能耗，简化了工艺过程，降低了生产成本，而且还适用于柔性基板[21]。目前，低温非晶硅有机薄膜晶体管性能已经达到商用水平[22]，被认为是新一代平板显示的核心技术。随着平板显示技术不断创新，对大面积柔性显示的需求，人们不仅对有机半导体进行了充分研究，还对有机绝缘材料进行了进一步的探索。
目前，人们需要研制高性能的有机绝缘材料来取代无机绝缘材料。绝缘层对有机薄膜晶体管性能的影响主要有以下几个方面：首先，载流子的迁移率受绝缘材料的介电常数一定的影响，虽然目前还没有完善的理论来解释这种影响的机制，但有一个显著的事实：介电常数关系着绝缘层电容，而绝缘层电容支配着场效应晶体管的电学特性[11]。其次，绝缘层表面上生长的有机半导体薄膜也被绝缘层的表面影响着，而有机半导体内载流子传输也被绝缘层和有源层之间的界面性质影响。作为有机薄膜晶体管介质层的有机绝缘材料，需要满足下面的要求：首先，绝缘材料不能破环与其连接的有序有机半导体膜的结构和属性。其次，介质层的表面粗糖程度、表面陷哄密度、杂质浓度应当尽量维持在较低的水平，且介质层能够与有机半导体和柔性基底有良好的相容性，并适应于成本较低的低温、溶液加工技术[22，23]，目前能够符合以上条件、被较多应用于OTFT的有机绝缘材料有：聚笨乙稀(PS)、聚酞亚胺(PI)、苯并环丁稀(BCB)、硅基倍半氧烷树脂(SR)、聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)等[2426]。未来的发展趋势必然是以有机绝缘材料取代无机材料为主导，而PMMA又是有机绝缘材料中优点较突出的一种，是具有优秀应用前景的材料之一。
目 录
第一章 简述绝缘材料在微电子领域的应用和研究 1
1.1简述绝缘材料在微电子领域的应用和研究 1
第二章 简述PMMA薄膜材料的定义、性能与应用 3
2.1PMMA薄膜材料概述 3
2.2PMMA薄膜的性能与应用 3
2.2.1物理性能 3
2.2.2光学性能 4
2.2.3化学性能 4
2.2.4应用 4
2.3PMMA薄膜在电学和光学方面的研究 4
2.3.1PMMA电学特性方面的研究 4
2.3.2PMMA作为光学薄膜的研究 6
第三章 PMMA薄膜在太阳能电池上的实验研究 7
3.1聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶液配制 7
3.2PMMA薄膜制备 7
3.3清洗 7
3.4实验 8
结束语 11
致谢 12
参考文献 13
第一章 简述绝缘材料在微电子领域的应用和研究
1.1简述绝缘材料在微电子领域的应用和研究
快速发展的微电子技术是21世纪科技领域的重要技术之一。晶体管 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
作为可变电流开关的半导体器件，通常应用于微电子技术、通信技术及平板显示技术之中。通过控制输入回路电压来控制出回路电流的半导体有源器件，主要应用于大规模及超大规模集成电路中[1]。绝缘层对场效应管的性能影响是非常重要的，而Si02—直是微电子技术中应用最通用的无机绝缘材料。作为MOSFET中的介质层或是隔离层，其理论研究和生产技术都十分成熟，但随着市场需求的多元化，Si02已不能很好地满足每个领域的性能要求，人们便寻求可以替代Si02的绝缘材料。 在大规模集成电路领域中，场效应晶体管尺寸必须不断缩小，栅介质厚度则需要随沟道长度的缩小而减薄，这样会造成隧穿电流增加[2，3]。遂穿电流的增加使有效栅电容下降，还使集成电路关态功耗的增加。当MOS晶体管沟道长度缩小到0.1μm以下时，传统的Si02栅介质已经满足不了集成电路发展的基本需要，人们开始研究新型栅介质材料，其中最有代表性的是以高K绝缘材料作为MOSFET的栅介质[4]。
硅集成电路技术中，另一个对集成度影响很大的因素是元器件的隔离，绝缘衬底上的硅技术SOI(siliconon insulator)已经相对比较成熟。釆用Si02作为绝缘埋层的材料是通用的SOI材料，但是存在一个问题，就是Si02的热导率低。当器件在高速度运行时，器件会产生热效应，温度会持续上升，导致严重的自加热效应，严重阻碍了其在高密度集成电路中的应用。人们也在寻找能够解决这个问题的方法，目前研究得比较多的薄膜有A1N、SiC、AI2O3薄膜，其中A1N作为III族氮化物宽带隙绝缘材料，其热导率几乎是Si02的200多倍[10]，所以很有可能成为Si02在SOI中的替代绝缘材料，但也有一些问题，如与Si晶格失配，较大的介电常数并不适用于集成电路的互连线层，以及薄膜的缺陷控制问题都需要探索和研究。
对于晶体管而言，除了他们的放大性质，工作效率(就开态和关态之间所需要的开关时间)也是一个很重要的参数。半导体材料的载流子迁移率和半导体材料的运行速率是等比例上升的。通过区分和检测，这些无机的电子器件能充分在不同的领域被应用。如有源矩阵液晶显示人的眼睛的响应时间也仅仅只有几十毫秒，平板显示器由几百万个像素组成，而一个晶体管只能作为一个开关控制一个像素，所以并不需要过高的开关速率。无机半导体的低迁移率能满足在液晶显示器(LCD)驱动显示领域和微电子低端应用市场的性能要求，然而获得这些无机半导体材料本身以及其生产设备是比较昂贵的，并且不适合大面积生产。从1950年开始，人们便开始对有机半导体做了很多研究，但因为其半导体性质不理想，直到1986年Tsumura等人第一次制备了聚唆酚有机薄膜晶体管器件[12]，显示出101cm2/V.s的场效应迁移率，为了能达到了非晶硅水平，人们对有机薄膜晶体管开始进行研究[1319]。有机薄膜晶体管与无机场效应晶体管功能类似，最大的优点是材料的来源广，通过气相沉积和印刷打印等方法，可在低温下(180℃以下)加工，适合大面积加工，不仅降低了能耗，简化了工艺过程，降低了生产成本，而且还适用于柔性基板[21]。目前，低温非晶硅有机薄膜晶体管性能已经达到商用水平[22]，被认为是新一代平板显示的核心技术。随着平板显示技术不断创新，对大面积柔性显示的需求，人们不仅对有机半导体进行了充分研究，还对有机绝缘材料进行了进一步的探索。
目前，人们需要研制高性能的有机绝缘材料来取代无机绝缘材料。绝缘层对有机薄膜晶体管性能的影响主要有以下几个方面：首先，载流子的迁移率受绝缘材料的介电常数一定的影响，虽然目前还没有完善的理论来解释这种影响的机制，但有一个显著的事实：介电常数关系着绝缘层电容，而绝缘层电容支配着场效应晶体管的电学特性[11]。其次，绝缘层表面上生长的有机半导体薄膜也被绝缘层的表面影响着，而有机半导体内载流子传输也被绝缘层和有源层之间的界面性质影响。作为有机薄膜晶体管介质层的有机绝缘材料，需要满足下面的要求：首先，绝缘材料不能破环与其连接的有序有机半导体膜的结构和属性。其次，介质层的表面粗糖程度、表面陷哄密度、杂质浓度应当尽量维持在较低的水平，且介质层能够与有机半导体和柔性基底有良好的相容性，并适应于成本较低的低温、溶液加工技术[22，23]，目前能够符合以上条件、被较多应用于OTFT的有机绝缘材料有：聚笨乙稀(PS)、聚酞亚胺(PI)、苯并环丁稀(BCB)、硅基倍半氧烷树脂(SR)、聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)等[2426]。未来的发展趋势必然是以有机绝缘材料取代无机材料为主导，而PMMA又是有机绝缘材料中优点较突出的一种，是具有优秀应用前景的材料之一。
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