新型有机小分子与双极性聚合物场效应晶体管的制备及性能研究

摘要

近年来，有机场效应晶体管（OFETs）因其独特优势和在有机电子产业中的潜在应用而得到了广泛研究。其中，有机半导体材料是影响其性能的最重要因素。虽然近年来晶体管得到了很快的发展，但相对于产业化的要求，还是存在着诸多挑战，为了研究电荷传输机理以及化合物的堆积方式与性能之间的相互影响，该论文基于部分新型有机小分子和聚合物半导体材料，从物理化学性质与场效应晶体管制备工艺以及性能测试表征等方面开展研究工作，主要研究内容有：
　　1.以系列新合成的芘为核心结构单元的共轭小分子为研究对象，利用 UV-Vis光谱、TGA、循环伏安法等对其基本光物理、热力学、电化学性质进行测试；培养了化合物单晶，并用 XRD对其结构进行解析，结果显示在化合物 TPhOP和TPhSeP中起主导的主要是π…π堆积作用，而TPhSP中则是S…S接触作用，未能观察到π…π堆积。采用真空蒸镀法在不同基底温度制备了三个化合物薄膜，采用底栅顶接触构型制备了场效应晶体管器件，测试结果表明：器件性能随基底温度变化明显，Tsub=20℃时器件性能最优，随着基底温度升高，晶界变大而性能降低，其中TPhSeP的性能最好，薄膜器件迁移率的最高值为0.04 cm2/Vs。
　　2.利用UV-Vis光谱、TGA、DSC、循环伏安法等对萘为核心结构单元的三个小分子共轭化合物2YBN、2XBN和2QBN进行物理化学性质的测试；通过真空蒸镀的方式在不同基底温度下制备三个半导体材料的薄膜层，采用底栅顶接触构型制备了场效应晶体管器件，结果表明三个化合物均表现为p-型特性，随着基底温度的变化，其性能先增加后降低，在60℃时2XBN器件性能最好为0.53 cm2/Vs。
　　3.以新合成的含吸电子基团的蒽醌类似物与并吡咯二酮共聚物为研究对象，对聚合物进行物理化学性质的测试；利用溶液法制备基于聚合物体系的薄膜场效应晶体管，并对不同退火温度下的器件分别测试其性能，结果表明随着蒽醌类似物受体单元的结构变化，聚合物的p-型和n-型特性发生变化，经过结构调整，获得了平衡的双极性，最高性能均达到0.46 cm2/Vs。

目录

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致谢

第一章 绪论

1.1 引言

1.2器件基本结构、工作原理和性能表征

1.3有机半导体材料

1.4 有机场效应晶体管器件的制备

1.5现存问题与发展趋势

1.6论文选题依据

参考文献

第二章 芘体系小分子有机半导体材料的性能研究

2.1 引言

2.2 实验仪器与方法

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

参考文献

第三章 萘体系小分子有机半导体材料的性能研究

3.1 引言

3.2 实验仪器与方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

参考文献

第四章 新型并吡咯二酮（DPP）基双极性聚合物半导体材料的性能研究

4.1 引言

4.2 实验仪器与方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 工作展望

发表的论文

作者简历