Mô hình hóa transistor màng mỏng hữu cơ điện áp thấp trên đế Plastic

Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
P. T. Huyền, Đ. T. Toản, “Mô hình hóa transitor màng mỏng hữu cơ trên đế plastic .” 62 
MÔ HÌNH HÓA TRANSISTOR MÀNG MỎNG HỮU CƠ 
ĐIỆN ÁP THẤP TRÊN ĐẾ PLASTIC 
Phạm Thanh Huyền1,2*, Đào Thanh Toản2* 
Tóm tắt: Điện tử hữu cơ đạt được nhiều thành tựu trong những năm gần đây 
nhưng việc thiết kế mạch tích hợp hữu cơ vẫn chưa được thực hiện phổ biến với độ 
chính xác cao vì các linh kiện cơ bản còn chưa có mô hình đặc trưng. Lý do là lĩnh 
vực này còn khá mới trong khi cấu trúc và vật liệu hữu cơ sử dụng cho quá trình 
chế tạo lại rất đa dạng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi chế tạo transistor màng 
mỏng hữu cơ - OTFT (Organic Thin-Film Transistor) kênh P sử dụng vật liệu bán 
dẫn pentacene và vật liệu cách điện PVC (poly (vinyl cinnamate)). Các OTFT này 
sau đó được đo các đặc tính điện nhờ hệ đo SCS 4200 và Agilent 4284A LCR. Bằng 
việc kết hợp công cụ toán học và công cụ thiết kế mô phỏng mạch tích hợp, các 
tham số của mô hình OTFT được phân tích và xác định để kết quả mô phỏng lặp lại 
kết quả thực nghiệm ở cả đường đặc tuyến truyền đạt và họ đặc tuyến đầu ra. Mô 
hình sau đó được đưa vào thư viện của phần mềm phục vụ cho việc thiết kế mạch 
tích hợp hữu cơ. 
Từ khóa: Bán dẫn hữu cơ, Transistor màng mỏng hữu cơ, Mô hình hóa, TFT điện áp thấp, PVC OTFT. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Lĩnh vực điện tử hữu cơ đã được nghiên cứu từ cách đây gần hai chục năm 
[1, 2] và thời gian gần đây đã đạt được nhiều thành tựu nổi bật. Điển hình là các 
màn hình cong OLED (Organic Light Emitting Diode), thẻ RFID (Radio 
Frequency Identification tag), tấm pin mặt trời cỡ lớn và cảm biến diện tích rộng 
[3-5]. Tuy nhiên, xét ở mức mạch điện, hiện vẫn đang thiếu các mô hình đặc trưng 
cho linh kiện cơ bản là các OTFT. Điều này dẫn đến việc thiết kế hay mô phỏng vi 
mạch hữu cơ cũng chưa thể thực hiện được rộng rãi. Hơn nữa, mô hình (nếu có) 
phải đạt được độ chính xác cần thiết với linh kiện sản xuất thật để đảm bảo các 
thiết kế mạch dựa trên mô hình đề xuất có tính thực tiễn. 
Một số nghiên cứu trước đây tạo mô hình cho OTFT bằng cách tìm hàm toán 
học cho đặc tuyến có từ thực nghiệm [6-8]. Mặc dù độ chính xác khá cao nhưng 
các mô hình đó không được chứng minh là có thể sử dụng được trong quá trình 
thiết kế mạch. Bài toán chúng tôi đặt ra là xây dựng được mô hình tương ứng với 
các linh kiện đã được chế tạo trong thực nghiệm và mô hình này phải sử dụng được 
để thiết kế và mô phỏng mạch tích hợp hữu cơ. Bên cạnh đó, hướng nghiên cứu mô 
hình hóa linh kiện cơ bản ở Việt Nam cũng bước đầu có kết quả [9-11]. Công bố 
[9] sử dụng mô hình EKV 2.6 level-55 áp dụng thuật toán gen cho MOSFET 
(Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor) với bộ dữ liệu là các họ đặc 
tuyến đầu ra của các transistor có kích thước khác nhau. Tuy nhiên, do đặc tuyến 
truyền đạt là đặc tuyến thể hiện hoạt động của linh kiện tốt hơn đặc tuyến đầu ra 
nên cần dựa trên dữ liệu của cả hai loại đặc tuyến để mô hình sau khi xây dựng có 
thể đặc trưng cho linh kiện. Các tác giả của [10, 11] đều chọn mô hình a-Si TFT 
level-61 [12] để làm căn cứ phát triển mô hình cho OTFT nhưng sử dụng phương 
pháp trùng khớp điểm nên thời gian mô phỏng lâu và độ chính xác thấp. Điểm 
mạnh của nghiên cứu [11] là sử dụng linh kiện được mô hình hóa để thiết kế và mô 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 47, 02 - 2017 63
phỏng nhiều mạch, trong đó có mạch chuyển đổi tương tự/số phức tạp, tuy nhiên, 
mô hình mới chỉ áp dụng cho điện áp làm việc cao cỡ hàng chục vôn. 
Ở khía cạnh khác, để giảm điện áp làm việc của OTFT xuống còn vài vôn có thể 
thực hiện bằng cách dùng thêm lớp SAM [13,14], Al2O3 [15] hay HfO2 [16] ở lớp 
điện môi cực cửa. Tuy nhiên, SAM OTFT có dòng dò lớn do hạt dẫn dễ dàng di 
chuyển qua lớp màng mỏng SAM còn linh kiện Al2O3 và HfO2 lại không phù hợp 
với sản xuất trên đế dẻo. Thời gian gần đây, PVC được sử dụng như là giải pháp 
cho OTFT điện áp thấp trên đế dẻo [17,18] nhưng mô hình của loại OTFT này hiện 
vẫn chưa có nghiên cứu nào đề cập tới. 
Trong bài báo này, chúng tôi kết hợp cả phân tích đặc tính về điện của PVC 
OTFT điện áp thấp, công cụ toán học OriginPro và công cụ mô phỏng OPDK 
(Organic Process Design Kit) để tìm ra bộ tham số của mô hình. OriginPro là công 
cụ hỗ trợ xử lý dữ liệu và đồ thị còn OPDK là công cụ thiết kế mạch tích hợp hữu 
cơ [19]. Với phương pháp tiếp cận mới này của chúng tôi, quá trình mô phỏng 
được thực hiện nhanh hơn và kết quả thể hiện đặc tính của OTFT toàn diện hơn. 
Thêm nữa, mô hình được phát triển trên nền tảng từ chương trình thiết kế mạch 
tích hợp nên hoàn toàn có thể sử dụng cho quá trình thiết kế và mô phỏng mạch. 
2. CHẾ TẠO OTFT KÊNH P VỚI CHẤT ĐIỆN MÔI PVC 
Chúng tôi sử dụng kiến trúc “cực cửa bên dưới, cực nguồn và máng bên trên” 
(bottom-gate top-contact) vì khi này điện cực nguồn/máng sẽ được lắng đọng bên 
trên lớp bán dẫn, làm cho phần tiếp xúc hiệu dụng giữa điện cực và bán dẫn lớn 
hơn các kiểu cấu trúc khác, qua đó làm giảm điện trở tiếp xúc của điện cực và bán 
dẫn [20]. 
Điện cực cửa G
LW
G
S/DS/D
Đóng gói
Điện môi PVC
PVC
Pentacence
Tấm nền plastic
Mẫu sau khi
sản xuất
Hình 1. Mô tả quá trình sản xuất OTFT kênh P trên tấm nền plastic. 
Quá trình sản xuất được mô tả ở hình 1. Tấm nền plastic được rửa bằng dung dịch 
trong phòng sạch và làm khô để đảm bảo loại bỏ O2 và H2O trên bề mặt. Sau đó, tấm 
nền được đưa vào máy bốc bay chân không với áp suất thấp 10 5 Torr và tốc độ bốc 
bay khoảng 0,3 nm/s để tạo lớp điện cực cửa bằng Al với độ dày là 30 nm. Lớp 
màng mỏng điện môi PVC có độ dày khoảng 34 nm được tạo ra bên trên điện cực 
cửa bằng phương pháp quay phủ sau khi polyme PVC được hòa tan vào dung dịch 
DMF (dimethyl formamide) với tỉ lệ 5 mg/ml. Để giảm dòng rò, tia cực tím UV 
được chiếu khoảng 1 giờ vào mẫu trên nhằm gia cố liên kết bên trong lớp điện môi. 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
P. T. Huyền, Đ. T. Toản, “Mô hình hóa transitor màng mỏng hữu cơ trên đế plastic .” 64 
Tiếp theo, lớp màng mỏng bán dẫn kênh P là pentacene với độ dày 30 nm được tạo 
ra sau khi đưa mẫu vào máy bốc bay chân không tại áp suất thấp 10 6 Torr, tốc độ 
bốc bay khoảng 0,03 nm/s. Sau đó, mẫu tiếp tục được giữ lại ở đây để tạo lớp điện 
cực nguồn/máng bằng kim loại Cu với độ dày 50 nm tại áp suất thấp 10 5 Torr, tốc 
độ bốc bay khoảng 0,1 nm/s. Kênh dẫn có độ dài L= 50 m và độ rộng W = 2000 
m. Cuối cùng, OTFT được đóng gói nhờ sử dụng keo đóng gói để tránh tác động 
của O2, H2O, cũng như các tác động cơ lý hóa không mong muốn khác. 
Các đặc tính về điện của một OTFT gồm đặc tuyến truyền đạt, đặc tuyến ra và 
các giá trị điện dung được đo theo chuẩn IEEE Std 1620™-2008 [21], sử dụng hệ 
đo SCS 4200 và Agilent 4284A LCR (Hoa Kỳ). Các thông số cấu trúc và vật lý 
trích xuất trực tiếp từ dữ liệu đo được thể hiện trong bảng 1. 
Bảng 1. Các tham số trích xuất từ dữ liệu đo đặc tính điện của OTFT. 
L (µm) W/L µ (m2V 1s 1) tox (nm) EPS EPSi VTH (V) 
50 40 3,75E 5 3,80 3,40 17,90 1,23 
Với µ, tox là độ linh động của hạt dẫn, độ dày của lớp điện môi PVC; EPS là 
hằng số điện môi của chất nền PET plastic; EPSi là hằng số điện môi của lớp điện 
môi cực cửa PVC và VTH là điện áp ngưỡng. 
3. MÔ HÌNH HÓA OTFT 
Mô hình tương đương được chọn cho OTFT là mô hình level-61 trong công cụ 
mô phỏng của Synopsys vốn là mô hình AIM-SPICE MOS15 dành cho a-Si TFT 
(amorphous-silicon TFT) nhưng được chứng minh là mô hình có tính tương đồng 
nhất với TFT hữu cơ [8,11,18]. Với mô hình này, dòng cực máng Ids của OTFT 
được xác định bằng biểu thức (1), theo [12]. 
lkdsds III 0 (1) 
với Ids0 và Ilk là dòng hạt dẫn chạy khi transistor dẫn và dòng rò khi transistor ngắt. 
Dòng Ids0 được tính theo công thức dưới đây: 
)1(0 dsdsechds VVgI  (2) 
trong đó, gch,  là điện dẫn của kênh và hệ số độ dẫn đầu ra. Biểu thức tính gch khá 
phức tạp với mười ba tham số về kích thước, độ linh động của hạt dẫn, hằng số 
điện môi và các tham số điều chỉnh. Vds là điện áp giữa cực máng và cực nguồn, 
được thiết lập trong quá trình đo còn Vdse được tính theo công thức (3): 
mm
gte
ds
ds
dse
V
V
V
V
/1])(1[
 (3) 
với m là tham số thể hiện vị trí điểm uốn của đường đặc tuyến truyền đạt từ giai 
đoạn bão hòa sang ngắt, α là hệ số điều chế bão hòa và Vgte được tính theo biểu 
thức sau: 
 22 )1(1
2 VMIN
VV
VMIN
VVVMIN
V THgsTHgsgte  (4) 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 47, 02 - 2017 65
với VMIN, VTH và  lần lượt là tham số hội tụ, điện áp ngưỡng và hệ số độ rộng 
vùng chuyển tiếp. 
Nếu nhiệt độ làm việc bằng nhiệt độ danh định thì dòng rò Ilk được tính theo 
biểu thức (5): 
0)exp(]1)[exp( SIGMAV
V
V
V
V
IOLI ds
GSL
gs
DSL
ds
lk (5) 
với IOL, VDSL, VGSL, SIGMA0 lần lượt là tham số dòng rò khi không phân cực, 
tham số ảnh hưởng của điện áp cực máng, cực nguồn tới dòng rò, và tham số biểu 
thị giá trị dòng rò nhỏ nhất. 
Công thức sử dụng để xác định bộ tham số của mô hình là công thức coi Ids là 
biến phụ thuộc, Vgs và Vds là biến độc lập và các hệ số còn lại là tham số của mô 
hình. Khi Vds được giữ cố định, đồ thị thể hiện giá trị của Ids phụ thuộc vào Vgs 
được gọi là đặc tuyến truyền đạt. Khi Vgs được giữ cố định, đồ thị thể hiện giá trị 
của Ids theo Vds được gọi là đặc tuyến đầu ra. Bằng việc sử dụng các đường thực 
nghiệm này các tham số của hàm Ids sẽ được xác định theo từng bước do số lượng 
của chúng quá nhiều nên không thể xác định cùng lúc tất cả các giá trị. Đầu tiên, 
các tham số vật lý như hằng số điện môi tương đối EPS của đế và EPSi của lớp 
điện môi cực cửa, kích thước kênh dẫn W và L, độ dày lớp điện môi tox và độ linh 
động µ của hạt dẫn được đo. Điện áp ngưỡng VTH được xác định từ đường đặc 
tuyến truyền đạt theo phương pháp tuyến tính hóa [22]. Các giá trị này coi như là 
hằng số và được thể hiện ở bảng 1. Ở các bước tiếp theo, chúng tôi sử dụng công 
cụ toán học và mô phỏng để tìm các tham số còn lại như mô tả chi tiết ở phần 3. 
4. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG 
Vì mỗi thông số có mức độ ảnh hưởng khác nhau tới hai loại đường đặc tuyến 
trên nên các thông số có mức ảnh hưởng mạnh mẽ tới cả hai loại đặc tuyến sẽ được 
ưu tiên tìm ra trước, ví dụ như γ, α, m và Vaa. Rõ ràng theo các biểu thức (2) và (3) 
các tham số này xuất hiện theo dạng hàm mũ nên mức độ ảnh hưởng lớn. Các giá 
trị khác nhau của γ tác động chủ yếu lên đường truyền đạt ở điểm có giá trị lớn 
nhất, xem hình 2 (a) và α tác động đều lên toàn bộ đoạn đặc tuyến trên điện áp 
ngưỡng, xem hình 2 (c). Trong khi đó, các tham số này làm hình dạng, độ dốc và 
khoảng cách giữa các đường đặc tuyến đầu ra thay đổi rất nhiều như minh họa ở 
các hình 2 (b), (d). Tương tự, m và Vaa tác động ở đoạn giá trị lớn nhiều hơn đoạn 
giá trị giá trị nhỏ của đặc tuyến truyền đạt và làm đặc tuyến ra thay đổi rất lớn. 
Có một số tham số gần như không tác động tới đặc tuyến đầu ra mà chỉ tác động 
lên đặc tuyến truyền đạt, ví dụ như VFB và δ trong hình 3. Theo các biểu thức lý 
thuyết (2) và (4) thì các tham số này xuất hiện với hệ số nhỏ nên mức độ ảnh 
hưởng không lớn. 
Ngoài ra, một số tham số như IOL, VDSL,VGSL, SIGMA0 chỉ làm thay đổi đoạn 
đặc tuyến dưới điện áp ngưỡng. Điều này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết khi tính 
dòng rò bằng biểu thức (5), biểu thức duy nhất chứa bốn tham số đó. 
Từ những phân tích toán học và mô phỏng ở trên, biểu thức (1) tính Ids được 
khai báo như hàm gợi ý, các tham số được giới hạn giá trị dựa trên các nghiên cứu 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
P. T. Huyền, Đ. T. Toản, “Mô hình hóa transitor màng mỏng hữu cơ trên đế plastic .” 66 
tương tự [6,7,11]. Họ đặc tuyến đầu ra sẽ được sử dụng để tìm tham số trước và 
các vị trí quan trọng là γ, α, m và Vaa sẽ được giữ nguyên giá trị cho bước tìm các 
tham số khác từ đặc tuyến truyền đạt. Bằng cách sử dụng công cụ OPDK các tham 
số điều chỉnh còn lại như VFB, VDSL, VGSL, def0, δ ... sẽ được xác định để có đường 
đặc tuyến mô phỏng bám sát đường thực nghiệm. 
0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0
0
-5
-10
-15
-20
V
GS
 = - 4 V
I D
S
 (

A
)
V
DS
 (V)

 1.5
 2.3
 3.0
-3 -2 -1 0
10
-11
10
-9
10
-7
10
-5

 1.5
 2.3
 3.0
V
GS
 (V)
V
DS
 = - 4 V
I D
S
 (
A
)
-3 -2 -1 0
10
-11
10
-9
10
-7
10
-5
 0.8
 0.34
 0.1
V
GS
 (V)
V
DS
 = - 4 V
I D
S
 (
A
)
0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0
0
-3
-6
-9
-12
-15
V
GS
 = - 4 V
I D
S
 (

A
)
V
DS
 (V)
 0.8
 0.34
 0.1
(a) (b)
(c) (d)
Hình 2. Ảnh hưởng các tham số γ và α. 
0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
V
GS
 = - 4 V
I D
S
 (

A
)
V
DS
 (V)
V
FB
 0.1
 0.01
 0.001
(a) (b)
-3 -2 -1 0
10
-11
10
-9
10
-7
10
-5
V
FB
 0.1
 0.01
 0.001
V
GS
 (V)
V
DS
 = - 4 V
I D
S
 (
A
)
-3 -2 -1 0
10
-11
10
-9
10
-7
10
-5
 
 4
 8
 12
V
GS
 (V)
V
DS
 = - 4 V
I D
S
 (
A
)
0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0
0
-3
-6
-9
-12
V
GS
 = - 4 V
I D
S
 (

A
)
V
DS
 (V)
 
 4
 8
 12
(c) (d)
Hình 3. Ảnh hưởng các tham số VFB và δ. 
Các tham số chính của mô hình tốt nhất chúng tôi xác định được từ thông số 
thực nghiệm của linh kiện OTFT loại P được thể hiện ở bảng 2 và đường đặc tuyến 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 47, 02 - 2017 67
mô phỏng khi đó rất sát với kết quả thực nghiệm như biểu diễn ở hình 4. Điều này 
có nghĩa là linh kiện được mô hình hóa có các đường đặc tuyến tương đồng với 
linh kiện thực tế. Họ đường đặc tuyến đầu ra cũng lặp lại giá trị thực nghiệm tương 
ứng với nhiều VGS khác nhau. 
Bảng 2. Các tham số chính của mô hình cho P-OTFT với chất điện môi PVC. 
 α m  
VFB 
(V) 
def0 
(eV) 
 
Vaa 
(V) 
VDS
L 
(V) 
VGS
L 
(V) 
SIGMA
0 
(A) 
2,30 0,34 1,40 8,00 0,01 1,15 
1E 
4 
13,6
5 
1,40 
-
5,00 
1E 11 
1E-11
1E-10
1E-9
1E-8
1E-7
1E-6
1E-5
-3 -2 -1 0
0
1
2
3
4
5
V
DS
 = - 4 V
I D
S
 (
A
)
V
GS
 (V)
0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0
0
-2
-4
-6
-8
-10
-1.5 V
-2.0 V
-2.5 V
-3.0 V
-3.5 V
-4.0 V
I D
S
 (

A
)
V
DS
 (V)
(a) (b)
Hình 4. So sánh kết quả mô phỏng (nét liền) và thực nghiệm (ô vuông). 
5. KẾT LUẬN 
Trong bài báo này chúng tôi đã đề xuất cách thức mô hình hóa linh kiện OTFT 
dựa trên dữ liệu là các giá trị đo thực nghiệm của transistor được chế tạo với vật 
liệu bán dẫn hữu cơ pentacene và vật liệu cách điện là PVC. Kết quả thu được đặc 
trưng cho OTFT toàn diện hơn và có độ tin cậy cao hơn so với kết quả đạt được 
trong các nghiên cứu trước đó. Mô hình này được đưa vào thư viện của công cụ 
OPDK để thiết kế và mô phỏng mạch tích hợp hữu cơ kiểu PMOS. Trong thời gian 
tiếp theo chúng tôi tiếp tục chế tạo và xây dựng mô hình cho OTFT kênh N để có 
thể thiết kế mạch kiểu CMOS, kiểu mạch có chất lượng tốt hơn trong khi lại dễ 
thiết kế và chế tạo hơn nhiều so với kiểu PMOS. 
Lời cảm ơn: Nhóm tác giả cảm ơn sự tài trợ về kinh phí của Quỹ Phát triển Khoa học và Công 
nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số “103.99-2013.13” và giúp đỡ về thí nghiệm trong 
quá trình chế tạo OTFT của GS. H. Sakai, tại Viện JAIST, Nhật Bản. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Y. Y. Lin, D. I. Gundlach, S. F. Nelson, and T. N. Jackson, "Pentacene-based 
organic thin-film transistors," IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 
44 (1997), pp. 1325-1331. 
[2]. B. Crone et al., "Large-scale complementary integrated circuits based on 
organic transistors," Nature, Vol. 403 (2000), pp. 521-523. 
[3]. C. Sekine, Y. Tsubata, T. Yamada, M. Kitano, and S. Doi, "Recent progress 
of high performance polymer OLED and OPV materials for organic printed 
electronics," Science and Technology of Advanced Materials, (2016). 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
P. T. Huyền, Đ. T. Toản, “Mô hình hóa transitor màng mỏng hữu cơ trên đế plastic .” 68 
[4]. T. Sekitani and T. Someya, "Stretchable organic integrated circuits for large-
area electronic skin surfaces," MRS Bulletin, Vol. 37, No. 03 (2012), pp. 
236-245. 
[5]. OE-A, “OE-A Roadmap for Organic and Printed Electronics,” (2016). 
[6]. O. Marinov, M. J. Deen, U. Zschieschang, and H. Klauk, "Organic thin-film 
transistors: Part I—Compact DC modeling," IEEE Transactions on Electron 
Devices, Vol. 56 (2009), pp. 2952-2961. 
[7]. M. Estrada et al., "Accurate modeling and parameter extraction method for 
organic TFTs," Solid-state electronics, Vol. 49 (2005), pp. 1009-1016. 
[8]. C. Kim, Y. Bonnassieux, and G. Horowitz, "Compact DC modeling of 
organic field-effect transistors: Review and perspectives," IEEE Transactions 
on Electron Devices, Vol. 61 (2014), pp. 278-287. 
[9]. L. D. Hung, N. D. N. Tam, B. T. Tu, "Parameter Extraction for EKV 2.6 
MOSFET Model Based on Genetic Algorithm", Journal of Science and 
Technology, Vietnam Academy of Science and Technology, Vol. 52 (2014), 
pp. 46-56. 
[10]. T. T Ho, H. T. Pham, H. Sakai, T. T. Dao, "Fabrication and SPICE Modeling 
of a Low-voltage Organic Thin-film Transistor with PVC gate dielectric", 
Proc. of 3rd International Conference on Advanced Materials and 
Nanotechnology (ICAMN), Hanoi (2016), pp. 308-311. 
[11]. H. T. Pham, T. V. Nguyen, L. Pham-Nguyen, H. Sakai, and T. T. 
Dao, "Design and Simulation of a 6-Bit Successive-Approximation ADC 
Using Modeled Organic Thin-Film Transistors," Active and Passive 
Electronic Components, Vol. 2016, (2016). 
[12]. Synopsys, "HSPICE - Reference Manual: MOSFET Models," Synopsys, 
Technical report (2012). 
[13]. K. Kuribara et al., "Organic transistors with high thermal stability for 
medical applications," Nature Communications, Vol. 3 (2013), pp.723. 
[14]. P. Wobkenberg et al., "Low-voltage organic transistor based on solution 
processed semiconductos and self-assemble monolayer gate dielectrics," 
Applied Physics Letter, Vol. 93 (2008), pp. 13303. 
[15]. S. Kim et al., "Ink-jet-printed organic thin-film transistors for low-voltage-
driven CMOS circuits with solution-processed AlOx gate insulator," IEEE 
Electron Device Letter, Vol. 34 (2013), pp.307–309. 
[16]. X. -H. Zhang, S. P. Tiwari, S.-J. Kim, and B. Kippelen, "Low-voltage 
pentacene organic field-effect transistors with high-K HfO2 gate dielectrics 
and high stability under bias stress," Applied Physics Letter, Vol. 95 (2009), 
pp. 223302. 
[17]. L. Feng et al., "Unencapsulated air-stable organic field effect transistor by all 
solution processes for low power vapor sensing," Science Report, Vol.6 
(2016), pp. 20671. 
[18]. L. Feng, W. Tang, X. Xu, Q. Cui, and X. Guo, "Ultralow-voltage solution-
processed organic transistors with small gate dielectric capacitance," IEEE 
Electron Device Letters, Vol. 34 (2013) , 129-131. 
[19]. University of Minnesota VLSI Group, “The Organic Process Design Kit” 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 47, 02 - 2017 69
(OPDK).  
[20]. I.Kymissis, “Organic Field Effect Transistors: Theory, Fabrication and 
Characterization,” Springer, New York (2008). 
[21]. IEEE, "IEEE Standard for Test Methods for the Characterization of Organic 
Transistors and Materials - Redline," IEEE Std. 1620-2008 (Revision of 
IEEE Std. 1620-2004) - Redline, (2008), pp. 1-27. 
[22]. F. Yakuphanoglu, S. Mansouri, and R. Bourguiga, "Extracting parameters 
from current--voltage characteristics of pentacene field-effect transistor in 
saturation region," Synthetic Metals, Vol. 162 (2012), pp. 918-923. 
ABSTRACT 
MODELlNG OF LOW-VOLTAGE ORGANIC THIN-FILM TRANSISTOR 
ON PLASTIC SUBSTRATE 
Organic electronics has reached many achievements recently; However, 
processes of design and simulation integrated circuits have not been 
implemented precisely because of lacking of models for basic elements. In 
this work, P-channel organic thin-film transistors (OTFT) are fabricated 
with pentacene as organic semiconductor, and PVC (poly (vinyl cinnamate)) 
as gate dielectric. Physical specifications and electrical characteristics of the 
OTFTs are measured with SCS 4200 and Agilent 4288A LCR systems. 
Parameters of the model are extracted by analyzing theory and using 
simulation tools. The results prove that our model replicates the 
experimental data of both the transfer and output characteristics. Then the 
modeled device is added in simulation tools to design integrated circuits. 
Keywords: Organic semiconductor, Organic thin-film transistor, Modeling, Low-voltage, PVC OTFT. 
Nhận bài ngày 07 tháng 12 năm 2016 
Hoàn thiện ngày 29 tháng 01 năm 2017 
Chấp nhận đăng ngày 20 tháng 02 năm 2017 
Địa chỉ: 1Viện Điện tử - Viễn Thông, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; 
 2Khoa Điện-Điện tử, Trường Đại học Giao thông Vận tải; 
 * Email: huyenktdt@utc.edu.vn; daotoan@utc.edu.vn.