Luận án Nghiên cứu thiết kế bộ adc kiểu thanh ghi xấp xỉ liên tiếp công suất thấp sử dụng vật liệu điện tử hữu cơ

th) (2.2)
 2 × tox × L × × −
 với µ là độ linh động cõa h¤t d¨n, W; L là chi·u rëng và chi·u dài cõa k¶nh
 −12
d¨n, Vth là điện ¡p ngưỡng, "0 là h¬ng sè đi»n môi ch¥n không (8; 854 10 F=m),
 ×
"r và tox là h¬ng sè điện môi và độ dày cõa lớp c¡ch điện làm cực cûa.
 37
 Theo ti¶u chu©n do IEEE đưa ra trong tài li»u [39], thông sè độ linh động
và điện ¡p ngưỡng có thº được tr½ch xu§t tø dú li»u đo cõa đặc tuy¸n truy·n
đạt nhờ bi¸n đổi biºu thùc t½nh dáng cực m¡ng v· mặt to¡n học.
 Bi¸n đổi biºu thùc 2.2 như sau:
 1 "r"0 W 2
 ID = µ (VGS Vth)
 2 × tox × L × × −
 r
 p 1 "r"0 W
 ID = (VGS Vth) µ
 , 2 × − × tox × L ×
 r r
 p 1 "r"0 W 1 "r"0 W
 ID = VGS µ Vth µ (2.3)
 , × 2 tox × L × − × 2 tox × L ×
 Biºu thùc 2.3 có d¤ng:
 y = ax + b
 trong đó:
 p
 y = ID
 x = VGS
 r1 " " W
 a = r 0 µ
 2 tox × L ×
 r
 1 "r"0 W
 b = Vth µ
 − × 2 tox × L ×
Vªy đi»n ¡p ngưỡng Vth và độ linh động µ được x¡c định bởi biºu thùc:
 b
 Vth =
 −a (2.4)
 2t L
 µ = ox a2
 "r"0 × W ×
 C«n cù to¡n học ở tr¶n để x¡c định điện ¡p ngưỡng Vth và độ linh động µ tø
dú li»u thực nghi»m là đặc tuy¸n truy·n đạt theo c¡c bước sau:
 . Bước 1: L§y c«n bªc 2 cõa dáng điện m¡ng ID và thº hi»n tr¶n đồ thị, xem
 h¼nh 2.3(b).
 . Bước 2: Tuy¸n t½nh hóa đồ thị vøa nhªn được để t¼m a và b.
 . Bước 3: X¡c định Vth và µ tø biºu thùc 2.4.
 Gi¡ trị dáng điện rá được x¡c định đơn gi£n hơn b¬ng c¡ch l§y gi¡ trị trung
b¼nh cõa c¡c k¸t qu£ đo ở d£i điện ¡p VGS < Vth.
 38
2.2. Đề xu§t c¡ch thùc mô h¼nh hóa OTFT
Tø nhúng ph¥n t½ch v· h¤n ch¸ cõa c¡c mô h¼nh cõa c¡c t¡c gi£ kh¡c mà đã
được giới thi»u trong Chương 1, t¡c gi£ luªn ¡n đề xu§t k¸t hñp ph¥n t½ch đặc
t½nh v· điện cõa OTFT tr¶n c£ hai lo¤i đường đặc tuy¸n với công cụ to¡n học
và công cụ mô phỏng để t¼m ra bë thông sè cõa mô h¼nh OTFT. Công cụ to¡n
học sû dụng ở đây là OriginPro có kh£ n«ng hé trñ xû lý dú li»u và đồ thị cán
OPDK là công cụ thi¸t k¸ m¤ch t½ch hñp húu cơ. Với phương ph¡p ti¸p cªn mới
này, qu¡ tr¼nh mô phỏng được thực hi»n nhanh hơn, k¸t qu£ thº hi»n đặc t½nh
cõa OTFT toàn di»n hơn và v¼ vªy độ tin cªy cao hơn c¡ch thùc thực hi»n cõa
nhi·u nghi¶n cùu trước [20, 25, 67, 106]. Hơn núa, mô h¼nh được ph¡t triºn tr¶n
n·n t£ng tø chương tr¼nh thi¸t k¸ m¤ch t½ch hñp n¶n hoàn toàn có thº sû dụng
cho qu¡ tr¼nh thi¸t k¸ và mô phỏng m¤ch.
2.2.1. Ph¥n t½ch mèi quan h» giúa c¡c thông sè trong mô h¼nh
 tương đương cõa OTFT
Mô h¼nh tương đương được chọn cho OTFT là mô h¼nh SPICE level-61 trong
công cụ mô phỏng cõa Synopsys. Đây vèn là mô h¼nh AIM-SPICE MOS15 dành
cho a-Si TFT (amorphous-Silicon TFT ) nhưng được chùng minh là mô h¼nh có
t½nh tương đồng nh§t với TFT húu cơ [10, 72, 95, 96].
 Cơ sở to¡n học cõa c¡ch thùc x¥y dựng mô h¼nh cho OTFT đưñc ph¥n t½ch
như sau:
 Khi sû dụng mô h¼nh AIM-SPICE MOS15 level 61 th¼ dáng cực m¡ng cõa
OTFT được x¡c định theo biºu thùc 2.5 [101].
 Id = Id0 + Ilk (2.5)
 với c¡c thành ph¦n l¦n lượt được t½nh theo c¡c biºu thùc sau:
 W n n V
 I = qµ a b ds (1 + λV ) (2.6)
 d0 1=m ds
 L × na + nb × h i ×
 1 + ( Vds )m
 α×Vgte
 trong đó,
 EP Si Vgte Vgte γ
 na = × ( ) (2.7)
 qtox × Vaa
 39
 " r #
 VMIN Vgs VTO 2 Vgs VTO 2
 Vgte = 1 + − + δ + ( − 1) (2.8)
 2 × VMIN VMIN −
 r  def0 
 EP S 2kBT NOM − k T EMP=q
 nb = Nc e B
 × 2qGMIN × 2qV 0 kBT EMP ×
 − (2.9)
 q EP S
 2q×GMIN Vgfbe EP Si 2qV 0−kB T EMP
 ( ) kB T NOM
 × tox × V 0 × EP S
 " r #
 VMIN Vgs VFB 2 Vgs VFB 2
 Vgfbe = 1 + − + δ + ( − 1) (2.10)
 2 × VMIN VMIN −
 với EPS, EPSi, tox, Vaa, VMIN, Vth, Nc, δ, def0, GMIN, V0, KB, TEMP và
TNOM là c¡c thông sè vªt lý và thông sè điều ch¿nh (gi£i th½ch t¶n gọi cõa c¡c
thông sè này được cho trong b£ng danh mục ký hi»u).
 Dáng điện rá được t½nh theo biºu thùc:
   Vds    Vgs  h EL 1 1 i
 V DSL − V GSL k ( T NOM − T EMP )
 Ilk = IOL e 1 e e B (2.11)
 × − × ×
 N¸u Vds được giú cè định, đồ thị thº hi»n gi¡ trị cõa Id phụ thuëc vào Vgs
được gọi là đặc tuy¸n truy·n đ¤t. N¸u Vgs được giú cè định, đồ thị thº hi»n gi¡
trị cõa Id theo Vds được gọi là đặc tuy¸n đầu ra.
2.2.2. X²t £nh hưởng cõa c¡c thông sè l¶n đặc tuy¸n cõa
 OTFT
V¼ méi thông sè có mùc độ £nh hưởng kh¡c nhau tới hai lo¤i đường đặc tuy¸n
tr¶n n¶n c¦n x²t £nh hưởng cõa chúng đº ph¥n nhóm chúng cho thuªn ti»n trong
vi»c x¡c định gi¡ trị. H¼nh 2.4(a) ch¿ ra r¬ng c¡c gi¡ trị kh¡c nhau cõa γ t¡c động
chõ y¸u l¶n đường truy·n đạt ở điểm có gi¡ trị lớn nh§t. Thông sè α t¡c động
đều l¶n toàn bë đoạn đặc tuy¸n này khi điện ¡p VGS > Vth như thº hi»n trong
h¼nh 2.4(e). Thông sè m l¤i £nh hưởng l¶n đường truy·n đạt theo c¡ch tương tự
như γ và α nhưng ở mùc độ ½t hơn như biºu di¹n trong h¼nh 2.4(c). Trong khi
đó, c¡c h¼nh 2.4(b), (d) và (f) cho th§y c¡c thông sè tr¶n làm h¼nh d¤ng, độ dèc
và kho£ng c¡ch giúa c¡c đường đặc tuy¸n đầu ra thay đổi r§t nhi·u. Tương tự
th¸, Vaa t¡c động ở đoạn gi¡ trị lớn nhi·u hơn đoạn gi¡ trị nhỏ cõa đặc tuy¸n
truy·n đạt và làm đặc tuy¸n ra thay đổi r§t lớn.
 40
 (a) (b) 
 -5 V = - 4 V 
 DS VGS = - 4 V
 10 -20 1.5
 2.3
 -7 -15
 10 3.0
 A)
 | (A)
  
 D -10
 (
 |I -9
 1.5 D
 10 I
 2.3 -5
 3.0
 10-11 0
 -3 -2 -1 0 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0
 V (V)
 V (V) DS
 (c) GS (d) 
 -5 V = - 4 V m
 DS -15 VGS = - 4 V
 10 5.0
 -12 1.4
 -7
 10 -9 0.8
 A)
 | (A)
 m 
 D
 (
 |I -9 5.0 -6
 D
 10 I
 1.4 -3
 0.8
 10-11 0
 -3 -2 -1 0 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0
 V (V) V (V)
 GS DS
 (e) (f) 
 -15
 V = - 4 V 
 -5 DS VGS = - 4 V
 10 -12 0.8
 0.34
 -7
 10 A) -9 0.1
 
 | (A)
 (
 D
 D
 I -6
 |I 10-9 0.8
 0.34 -3
 0.1
 10-11 0
 -3 -2 -1 0 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0
 V (V) V (V)
 GS DS
H¼nh 2.4: Ảnh hưởng c¡c thông sè γ, α và m l¶n đặc tuy¸n truy·n đạt (tr¡i) và đặc
 tuy¸n đầu ra (ph£i).
 Tuy nhi¶n, có mët sè thông sè g¦n như không t¡c động tới đặc tuy¸n đầu
ra mà ch¿ t¡c động l¶n đặc tuy¸n truy·n đạt, v½ dụ như VFB và δ như biºu di¹n
trong h¼nh 2.5. Điều này cũng phù hñp với lý thuy¸t v¼ theo c¡c biºu thùc 2.8 và
biºu thùc 2.10 c¡c thông sè này xu§t hi»n với h» sè nhỏ n¶n mùc độ £nh hưởng
không lớn.
 Th¶m núa, bèn thông sè IOL, VDSL, VGSL, SIGMA0 ch¿ làm thay đổi đoạn
đặc tuy¸n dưới điện ¡p ngưỡng. Theo lý thuy¸t, dáng điện rá được t½nh b¬ng
 41
 (a) (b) -5 V = - 4 V
 -12 10 DS
 -5 VDS = - 4 V V = - 4 V
 10 -10 GS
 10-7
 (A) 
 -8 (A) 
 D
 -7 D model
 I
 10 I V = 0.4
 -9 DSL
 A) A)
 | (A)
 | (A) V -6 V 10
  
 D
 D FB FB V = -1
 GSL
 |I |I
 ( (
 -9 0.1 -9
 D
 D -4 0.1
 I
 10(a) I SIGMA0 = 10
 0.01 (b) -11
 -2 0.01 10
 0.001 0.001 -3 -2 -1 0
 10-11 0 V (V)
 -3 -2 -1 0 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 GS
 V (V) V (V)
 GS DS
 (c) (d) 
 -12
 V = - 4 V
 -5 DS V = - 4 V
 10 GS
 -9
 10-7
 A) A)
 
  -6
 || (A) (A)
 ( (
 D
 D  
 D D
 |I |I
 I
 -9 I
 10(c) 4 -3 4
 8 (d) 8
 12 12
 10-11 0
 -3 -2 -1 0 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0
 V (V) V (V)
 GS DS
 5 1E-5
 VDS = - 4 V
 H¼nh 2.5: Ảnh hưởng c¡c thông sè VFB và δ. 4 1E-6
 -5 V = - 4 V 1E-7
 10 DS 3
 (A)
biºu thùc 2.11, biºu thùc duy nh§t chùa bèn thông sè đó. K¸t qu£ mô phỏng (A) 1E-8
 DS
 DS 2
 I
mët l¦n núa kh¯ng định l¤i đi·u10-7 này khi thay đổi c¡c thông sè tr¶n ch¿ làm đoạn I 1E-9
 || (A) (A)
 -10 1
 IOL=10
 DS
 DS 1E-10
 |I
đặc tuy¸n biºu thị dáng điện|I rá thay đổi như minh họa trong h¼nh 2.6.
 -9 VDSL= 0.4 0
 10 VGSL= -1 1E-11
 SIGMA0 = 10-9 -3 -2 -1 0
 -11 V (V)
 10 GS
 -3 -2 -1 0
 V (V)
 GS
 H¼nh 2.6: Ảnh hưởng c¡c thông sè IOL, VDSL,VGSL, SIGMA0.
 42
2.2.3. C¡ch thùc mô h¼nh hóa cho OTFT
Tø nhúng ph¥n t½ch ở tr¶n, luªn ¡n đề xu§t c¡ch thùc x¥y dựng mô h¼nh cho
OTFT như mô t£ trong h¼nh 2.7.
 Trích xuất thông số vật lý: 
 L, W, tox, EPS, EPSi  Họ đặc tuyến ra Đặc tuyến truyền đạt 
 Sử dụng OriginPro để xác định: 
 Xác định: µ, Vth
 , α, m, Vaa 
 Sử dụng OPDK để xác định: 
 VFB, VDSL, def0, VGSL  
 So sánh kết quả mô phỏng và 
 Không giá trị đo thực nghiệm 
 Có khớp không ? 
 Có 
 Mô hình OTFT 
 H¼nh 2.7: C¡c bước mô h¼nh hóa OTFT.
 C¡c m¨u OTFT sau khi s£n xu§t được ti¸n hành đo thông sè k½ch thước vªt
lý, h¬ng sè điện môi ... và đo đặc t½nh điện cho c£ hai lo¤i đặc tuy¸n truy·n đạt
và họ đặc tuy¸n ra. Khi đó c¡c thông sè trong mô h¼nh cõa OTFT được chia
thành 3 nhóm và x¡c định như sau:
 . C¡c thông sè vªt lý mô t£ k½ch thước và đặc t½nh vªt li»u như L; W; tox,
 EPS ... Bë thông sè này được tr½ch xu§t trực ti¸p tø dú li»u đo. Tham sè v·
 độ linh động µ và điện ¡p ngưỡng Vth được x¡c định như tr¼nh bày ở ph¦n
 2.1.2.
 . C¡c thông sè £nh hưởng m¤nh tới c£ hai lo¤i đường đặc tuy¸n như
 γ; δ; m; :::. Bë thông sè này được x¡c định nhờ công cụ OriginPro để t¼m
 43
 hàm phù hñp với dú li»u cõa họ đặc tuy¸n ra với gñi ý là hàm to¡n học x¡c
 định theo k¸t qu£ ph¥n t½ch đặc t½nh điện. C¡c thông sè t¼m được ở bước
 tr¶n được cè định gi¡ trị trong qu¡ tr¼nh này. Cụ thº là biºu thùc 2.6 t½nh
 Id được khai b¡o trong OriginPro như hàm gñi ý với bi¸n độc lªp là Vgs;Vds
 cán Id là bi¸n phụ thuëc. C¡c thông sè vªt lý được đặt là h¬ng sè cán c¡c
 thông sè kh¡c được giới h¤n bởi gi¡ trị dựa tr¶n c¡c nghi¶n cùu tương tự
 [25, 49, 67]. Họ đặc tuy¸n đầu ra được sû dụng để t¼m thông sè trước và
 c¡c vị tr½ quan trọng là γ; α; m và Vaa được giú nguy¶n gi¡ trị cho bước t¼m
 c¡c thông sè kh¡c tø đặc tuy¸n truy·n đạt.
 . C¡c thông sè điều ch¿nh là c¡c thông sè cán l¤i như VFB, def0, VDSL,
 λ ... được x¡c định nhờ công cụ mô phỏng OPDK sao cho đường đặc tuy¸n
 mô phỏng lặp l¤i đường thực nghi»m tr¶n c£ đường đặc tuy¸n truy·n đạt
 và họ đặc tuy¸n đầu ra. Trong qu¡ tr¼nh này toàn bë c¡c thông sè t¼m được
 ở hai bước tr¶n đều được coi là h¬ng sè.
Khi sû dụng công cụ OriginPro để t¼m hàm th¼ thời gian thực hi»n ng­n. Tuy
nhi¶n, tùy theo y¶u c¦u v· sai sè giúa k¸t qu£ mô phỏng và k¸t qu£ thực nghi»m
mà qu¡ tr¼nh x¥y dựng mô h¼nh có thº m§t nhi·u thời gian cho giai đoạn t¼m
thông sè điều ch¿nh nhờ OPDK. Vi»c chú ý tới mùc độ £nh hưởng cõa c¡c thông
sè l¶n đặc tuy¸n như ph¥n t½ch ở tr¶n s³ giúp ng­n thời gian t¼m thông sè điều
ch¿nh.
2.3. Mô h¼nh hóa cho p-OTFT pentacene và n-OTFT fullerene
 tr¶n đế SOI
2.3.1. Ch¸ t¤o OTFT tr¶n đế SOI
Trong sè c¡c ch§t b¡n d¨n húu cơ đưñc sû dụng rëng r¢i th¼ pentacene là mët
trong nhúng vªt li»u có nhi·u ưu điểm đº ch¸ t¤o OTFT lo¤i P [52, 62, 78] cán
fullerene được dùng để t¤o OTFT lo¤i N [6, 35, 117]. Lý do chõ y¸u là v¼ c£ 2
lo¤i b¡n d¨n húu cơ này đều có độ linh đëng h¤t d¨n và ên định với nhi»t độ và
không kh½ tèt hơn so với c¡c lo¤i polyme kh¡c [11, 120]. V¼ vªy, trong nghi¶n cùu
này, c¡c OTFT được ch¸ t¤o với ch§t b¡n d¨n húu cơ pentacene cho p-OTFT
và fullerene cho n-OTFT với độ dày lớp điện môi cực cûa SiO2 là 50 nm. Độ dày
50 nm đã được chùng minh là tèi ưu để có đi»n ¡p ngưỡng th§p trong điều ki»n
ên định độ linh động và dáng rá nhỏ trong nghi¶n cùu trước đây cõa t¡c gi£ và
 44
c¡c cëng sự [79].
 H¼nh 2.8 mô t£ c§u trúc và ký hi»u cõa hai lo¤i transistor. Tr¶n wafer bè tr½
6Layout, d¢y 12 OTFT wafer và có ký thông hiệu sè OFETs vªt lý thi¸t k¸ như nhau, trong đó 4 d¢y OTFT lo¤i
P pentacene và 2 d¢y OTFT lo¤i N fullerene.
 S/D S/D SiO2
 G 4 dãy P-OTFT 
 VDD
 Fullerene Pentacene
 in out
 2 dãy N-OTFT 
H¼nh 2.8: C§u trúc cõa OTFT, ký hi»u trong OPDK và wafer ch¸ t¤o c¡c OTFT.
 ICDV 2014 G ND 45 
 Qu¡ tr¼nh ch¸ t¤o OTFT tr¶n đế SOI pha t¤p m¤nh (n+Si) có điện trở su§t
(1 100 Ω:cm) được mô t£ tóm t­t như sau:
 −
 + Đế được làm s¤ch b¬ng si¶u ¥m trong dung dịch làm s¤ch.
 + Lớp fullerene dày 50 nm cán lớp pentacene dày 30 nm được đưa vào nhờ
gia nhi»t tr¶n SOI qua lớp mặt n¤ để t¤o ra n- và p-OTFT tương ùng trong điều
ki»n ¡p su§t 2 106 torr với tèc đë 0; 1 nm:s−1.
 ×
 + Điện cực nguồn và m¡ng được t¤o ra nhờ kỹ thuªt bèc bay hơi kim lo¤i
vàng Au ở tèc độ tèc độ 0; 3 nm:s−1 và ¡p su§t 2 106 torr. K¶nh d¨n được thi¸t
 ×
k¸ có chi·u dài là 50 µm và chi·u rëng là 2 mm.
 Sau khi ch¸ t¤o, c¡c transistor này được đo đặc tuy¸n b¬ng thi¸t bị đo lường
chuy¶n dụng Keithley 4200, xem mô t£ chi ti¸t trong Phụ lục 1, trong buồng tèi
để được bë dú li»u thực nghi»m dùng làm c«n cù để mô h¼nh hóa OTFT.
 10-4
 V = 4 V
 DS 50
 -5 45
 10 V = 10 V
 GS
 -6 40
 10 )
 -7 A
2.3.2. K¸t qu£ mô h¼nh hóa  30
 (
 | (A) |
 | (A) | 10
 D D
 D V = 8 V
 I I
 I GS
 |
 | -8 20
Qu¡10 tr¼nh x¡c định c¡c thông sè cõa mô h¼nh được thực hi»n theo c¡ch thùc đã
 -9 10
tr¼nh10 bày ở mục 2.2.3. H¼nh 2.9(a) và h¼nh 2.10 thº hi»n sự so s¡nh giúa k¸t(b) qu£
 10-10 0
mô phỏng-2 so0 với c¡c2 gi¡4 trị6 thực8 nghi»m10 cõa c¡c0 đường2 đặc4 tuy¸n6 truy·n8 10 đạt và
 V (V) V (V)
đặc tuy¸n đầu ra cõaGS p-OTFT pentacene và n-OTFT fullerene.DS
 10-4
 V =-10 V
 V = - 4 V 6 GS
 10-5 DS (a) (b) 
 5
 -6
 )
 10 )
 A
 A 4
 
 -7 
 ( (
 | (A) |
 10 3
 D
 D D
 |I -8
 -I
 -I V =-8 V
 10 2 GS
 10-9 1
 10-10 0
 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 -10 -8 -6 -4 -2 0
 V (V) V (V)
 GS DS
 75 
H¼nh 2.9: K¸t qu£ thực nghi»m (ô vuông) và mô phỏng (n²t li·n). (a) Đặc tuy¸n
 truy·n đạt, (b) Đặc tuy¸n đầu ra cõa lo¤i p-OTFT với b¡n d¨n húu cơ
 pentacene.
 50
 V = 10 V
 40 GS
 )
 A
  30
 (
 D V = 8 V
 I 20 GS
 (a) 10 (b) 
 0
 0 2 4 6 8 10
 V (V)
 DS
 10-4
 V = - 4 V
H¼nh-5 2.10:DS K¸t qu£ thực nghi»m (ô(a) vuông) và mô phỏng (n²t li·n). (a) Đặc(b) tuy¸n 
 10 truy·n đạt, (b) Đặc tuy¸n đầu ra cõa lo¤i n-OTFT với b¡n d¨n húu cơ
 10-6 fullerene.
 -7
 | (A) | 10
 D
 |I K¸t10-8 qu£ mô phỏng p-OTFT cho th§y sự tương đồng với dú li»u đo thực
nghi»m10-9 cõa luªn ¡n hoàn toàn có thº so s¡nh được với c¡c nghi¶n cùu trước đây
 10-10
[20, 25,-10 61, 67].-8 H¼nh-6 2.11-4 biºu-2 di¹n0 k¸t2 qu£ mô h¼nh hóa theo c¡ch cõa Marinov
 V (V)
và Li cùng c¡c cëngGS sự tr¶n cùng bë dú li»u trong nghi¶n cùu cõa Kim và c¡c
 75 
 46
cëng sự [48].
 Chế tạo OFET
 Đo thông số bằng thực nghiệm Sản xuất và đo thử
 các thông số chính
 Họ đặc tuyến truyền đạt Họ đặc tuyến đầu ra
 Tạo mô hình cho OFET 
 Trích xuất tham số vật lý
 10-4 60 và chọn tham số fitting kênh P và kênh N
 VDS = 4 V V = 10 V
 10-5 50 GS
 -6
 10 ) 40
 V = 8 V
 -7 A GS
 
 (
 | (A) | 10 30 Mô hình OFET
 D
 D
 I
 I
 | 10-8 20
 10-9 Khoảng 10 Khoảng 
 sai số 10% sai số 3% OrganicThiết kế circuitsvà Mô Sử dụng công cụ
 10-10 0 Tối ưu hóa
 -2 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 phỏngsimulationmạch chuyên dụng *
 V (V) V (V)
 GS DS
 10-4 *: TCAD, TDK4PE, Hspice, or OPDK
 V =-10 V
 V = - 4 V Khoảng 6 GS Khoảng 
 -5 DS
 10 sai số 10% sai số 3% 
 5
 -6
 10 )
 A 4
 -7 
 (
 | (A) |
 10 3
 D
 D
 I
 | -8
 -I V =-8 V
 10 2 GS
 10-9 1
 10-10 0
 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 -10 -8 -6 -4 -2 0
 V (V) V (V)
 GS DS
 79 
H¼nh 2.11: Đặc tuy¸n truy·n đạt (tr¡i) và đặc tuy¸n đầu ra (ph£i) theo c¡c nghi¶n
 cùu (tø tr¶n xuèng dưới) cõa Marinov và c¡c cëng sự [20, 48, 67], Li và
 c¡c cëng sự [48, 61] và nghi¶n cùu này có bê sung th¶m sai sè t¤i c¡c
 điểm đo thực nghi»m.
 47
 Mặc dù không có sè li»u thèng k¶ ch½nh x¡c nhưng có thº nhªn ra mët sè
đoạn đặc tuy¸n (đánh d§u bởi váng trán màu đỏ tr¶n h¼nh 2.11) trong c¡c k¸t
qu£ cõa Marinov và Li chưa thªt sự tèt. Cụ thº là tr¶n đường đặc tuy¸n ra, sai
sè t¤i c¡c đoạn đánh d§u kho£ng (4 10 %) cán tr¶n đặc tuy¸n truy·n đạt, đoạn
 −
thº hi»n dáng điện rá hoàn toàn chưa li¶n quan tới gi¡ trị thực nghi»m. Trong
khi đó, với nghi¶n cùu cõa t¡c gi£, dú li»u đo được bê sung th¶m sai sè 10 % cho
đặc tuy¸n truy·n đạt và sai sè 3 % cho đặc tuy¸n ra. K¸t qu£ cho th§y h¦u h¸t
c¡c điểm tr¶n đường mô phỏng n¬m trong giới h¤n sai sè tr¶n, tùc là có thº coi
đường đặc tuy¸n mô phỏng b¡m s¡t đường thực nghi»m. Nghĩa là, c¡c thông
sè trong mô h¼nh đã được x¡c định mët c¡ch hñp lý để mô h¼nh có t½nh đồng
thuªn cao với linh ki»n thực t¸.
 H¼nh 2.12 biºu di¹n k¸t qu£ mô h¼nh hóa cho n-OTFT trong nghi¶n cùu cõa
Torricelli và cõa luªn ¡n.
 10-4 60
 VDS = 4 V V = 10 V
 10-5 50 GS
 -6
 10 ) 40
 A V = 8 V
 -7 GS
 
 (
 | (A) | 10 30
 D
 D
 I
 I
 | 10-8 20
 10-9 Khoảng 10 Khoảng 
 sai số 10% sai số 3% 
 10-10 0
 -2 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
 V (V) V (V)
 GS DS
 ok 
 10-4
 V =-10 V
 V = - 4 V Khoảng 6 GS Khoảng 
H¼nh 2.12:-5 ĐặcDS tuy¸n truy·n đ¤t (tr¡i) và đặc tuy¸n đầu ra (ph£i) theo nghi¶n cùu
 10 sai số 10% sai số 3% 
 5
 -6 cõa Torricelli và c¡c cëng sự [107] (tr¶n) và nghi¶n cùu này có bê sung
 10 )
 th¶m sai sè t¤i c¡c điểm đo thực nghi»mA 4 (dưới).
 -7 
 (
 | (A) |
 10 3
 D
 D
 I
 | -8
 -I V =-8 V
 10 2 GS
 10-9 1
 10-10 0
 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 -10 -8 -6 -4 -2 0
 V (V) V (V)
 GS DS
 79 
 48
 Có thº th§y đặc tuy¸n truy·n đạt cõa mô h¼nh mà Torricelli đưa ra s¡t với
gi¡ trị thực nghi»m ở đoạn tr¶n điện ¡p ngưỡng nhưng l¤i chưa thº hi»n được
đoạn dưới điện ¡p ngưỡng (đánh d§u bởi váng trán màu t½m tr¶n h¼nh 2.12).
Th¶m núa, đặc tuy¸n ra có sai sè kh¡ lớn (kho£ng 10 % t½nh theo dú li»u tø đồ
thị) so với sai sè kho£ng 3 % mà luªn ¡n đã đạt được.
 Khai b¡o đầy đủ cho mô h¼nh p- và n-OTFT mà t¡c gi£ đã x¡c định được
tr¼nh bày chi ti¸t trong ph¦n Phụ lục 2. B£ng 2.1 tóm t­t c¡c thông sè ch½nh
trong c¡c mô h¼nh này.
 B£ng 2.1: C¡c thông sè cơ b£n cõa OTFT
 OTFT
 Tham sè
 Lo¤i P (pentacene) Lo¤i N (fullerene)
 L (µm) 50 50
 W=L) 40 40
 tox (nm) 50 50
 µ (m2:V −1:s−1) 2; 5 10−5 4; 0 10−5
 × ×
 EPS 3; 89 3; 89
 EPSi 3; 90 3; 90
 V (V ) 1; 62 2; 00
 th −
 −2
 Cox (µF:m ) 0; 07 0; 07
 Vaa (V ) 14; 70 20; 00
 γ 5; 28 0; 02
 α 0; 20 0; 73
 m 3; 50 4; 00
 SIGMA0 (A) 1; 5 10−10 1 10−10
 × ×
 K¸t qu£ kh£o s¡t đặc tuy¸n t¦n sè cõa c¡c mô h¼nh OTFT ch¿ ra r¬ng t¦n
sè c­t cõa linh ki»n đạt gi¡ trị 10; 8 kHz và 40; 1 kHz tương ùng với transistor
lo¤i P và lo¤i N, ở độ rëng k¶nh d¨n W = 2 mm và chi·u dài k¶nh d¨n L = 50 µm
như biºu di¹n trong h¼nh 2.13(a). Do vªy c¡c linh ki»n này có thº được sû dụng
để thi¸t k¸ m¤ch t½ch hñp xû lý t½n hi»u đi»n sinh như đã ph¥n t½ch ở ph¦n 1.4.
 H¼nh 2.13(b) biºu di¹n sự phụ thuëc cõa t¦n sè c­t fc cõa c¡c OTFT theo
chi·u dài k¶nh d¨n L. Xu hướng t«ng m¤nh t¦n sè c­t khi chi·u dài k¶nh d¨n
gi£m đưñc thº hi»n rã và điều này cũng gièng như transistor vô cơ thông thường.
 49
 1.0
 N_typen-OTFT 100
 0.8 P_typep-OTFT P-channelp-OTFT
 80 N-channeln-OTFT
 )
 n
 m
 i 0.6
  60
 V
 10.8 KHz 40.1 KHz (
 /
 t
 L
 u 40
 o 0.4
 V
 0.2 20
 (b)
 0
 0.0 1 2 3 4 5 6 7
 Normalized amplitude 1 100 10k 1M 100M 10 10 10 10 10 10 10
 f (Hz)
 Frequencyffc ((HHzz)) [Hz] fcc (Hz)
 H¼nh 2.13: (a) Đặc tuy¸n t¦n sè và t¦n sè c­t cõa hai lo¤i OTFT và (b) Mèi quan
 h» giúa t¦n sè c­t fc (Hz) và độ dài k¶nh d¨n L (µm).
 2.4. Thi¸t k¸ và mô phỏng mët sè vi m¤ch húu cơ kiºu bù
 C¡c mô h¼nh vøa x¡c định tø ph¦n 2.3.2 được đưa vào thư vi»n cõa công cụ
 OPDK để thi¸t k¸ và ch¤y mô phỏng mët sè cêng logic húu cơ. K¸t qu£ mô
 phỏng s³ cho bi¸t mô h¼nh có thº sû dụng trong thi¸t k¸ được hay không.
outp
 oSơutn đồ m¤ch, b£ng ch¥n lý và d¤ng sóng đầu vào/ra cõa cêng truy·n d¨n TG
 (Transmission Gate), cêng đảo INV (Inverter), m¤ch cëng đảo NOR (Not OR)
 và m¤ch t½ch đảo NAND (Not AND) được thº hi»n trong c¡c h¼nh 2.14, h¼nh
clk 2.15, h¼nh 2.16 và h¼nh 2.17.
 (a) (b)
gnd 9
 6
 A (V) 3
 clk
 0
 9
 6
 A X 
 3
 clk (V)
vdd 0
 9 
 6
 3 
M5 clk X (V)
 clk 0
 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
 t (ms)
 M7 gnd
M4 M6
clk M9
 H¼nh 2.14: (a) Sơ đồ m¤ch và (b) D¤ng sóng cõa t½n hi»u vào/ra cõa m¤ch TG.
M8 M2
Cb
 out
 M1 MS
clk
 CS
M3
 50
 C¡c m¤ch logic cơ b£n tr¶n được thi¸t k¸ kiºu bù với lo¤i p-OTFT pentacene
nèi kiºu pull-up và lo¤i n-OTFT fullerene nèi kiºu pull-down.
 D¤ng sóng vào/ra cõa h¼nh 2.14 cho th§y đầu ra X ch½nh là đầu vào A trong
kho£ng thời gian có xung điều khiºn clk cán khi không có xung clk th¼ X = 0.
Như vªy đây ch½nh là mët cêng TG cho t½n hi»u qua theo sự điều khiºn cõa
xung nhịp.
 Trong khi đó d¤ng đầu ra cõa m¤ch INV l¤i đảo pha so với đầu vào và đường
đặc tuy¸n VTC (Voltage Transfer Curve) có đoạn chuyºn ti¸p kh¡ tèt như biºu
di¹n trong h¼nh 2.15.
 V
 DD (a)
 VDD 
 5
 4 A X
 A X
 (V) (V)
 (V) 3
 inA oXut 0 1
 OutOutOut
 V