模板法制备有机半导体纳米线及其场效应特性研究

摘要

有机纳米线是制备高性能微纳光电晶体管的一种应用前景非常广泛的材料。在一维有序纳米结构中，光生电荷的转移可以增强载流子的分离和传输过程，这是提高光电晶体管器件光响应的重要因素。
　　本文研究了基于双极型有机半导体(PBIBDF-TT)纳米线的单组分近红外光电晶体管的光电特性，并将其与相应的薄膜晶体管进行对比。具有双极型特性的近红外光电晶体管对不同强度的近红外光均体现出明显的光响应行为，并分别显示出空穴和电子传输响应特性。纳米线光电晶体管在47.1 mW/cm2的实验光强下，器件p型沟道的光电流/暗电流比（光敏感性）和光响应度分别为1.3×104和440mA/W，n型沟道的光电流/暗电流比（光敏感性）和光响应度分别为3.3×104和70 mA/W。这些重要的光响应参数比相应的薄膜晶体管的参数数值要大很多。同时，在光强为47.1 mW/cm2的近红外光照下，纳米线光电晶体管的迁移率比黑暗条件下的器件迁移率增加了4倍，而相应的薄膜晶体管迁移率几乎没有变化。利用有机半导体纳米线作有源层的光电晶体管，其近红外光响应的增强可能是由于半导体层与绝缘层的界面以及半导体层与空气的界面具有比薄膜器件更大的陷阱密度造成的。产生这种结果最可能的原因是纳米线的高比表面积特性带来的掺杂影响以及底接触结构导致的光生电荷注入行为不同共同作用的结果。有机纳米线晶体管光电性能的提高为单组分近红外光电晶体管光响应的提高创造了可能。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 有机薄膜晶体管

1．1．1 有机薄膜晶体管结构

1．1．2 有机薄膜晶体管的工作原理

1．1．3 有机薄膜晶体管的电学特性与相关参数

1．2 有机光电晶体管

1．2．1 有机光电晶体管简介

1．2．2 有机光电晶体管工作原理

1．2．3 近红外光电晶体管

1．3 有机半导体纳米结构材料

1．3．1 有机纳米线简介

1．3．2 制备有机半导体纳米线的方法

1．4 本文研究内容

第二章 双极型聚合物薄膜晶体管的制备与光响应特性研究

2．1 引言

2．2 实验

2．2．1 实验原料及仪器

2．2．2 单体和聚合物的合成

2．2．3 器件的制作

2．2．4 器件的形貌和性能的表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 PBIBDF-TT的合成与表征

2．3．2 PBIBDF-TT薄膜晶体管对近红外光的选择性

2．3．3 PBIBDF-TT薄膜晶体管的电学性能表征

2．3．4 PBIBDF-TT薄膜晶体管的光开关特性

2．4 本章小结

第三章 有机纳米线光电晶体管的制备与光响应特性研究

3．1 引言

3．2 实验

3．2．1 实验用药品及仪器

3．2．2 制备器件前的准备

3．2．3 纳米线品体管的制备

3．2．4 器件的形貌和性能的表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 PBIBDF-TT纳米线晶体管的制备和形貌表征

3．3．2 PBIBDF-TT纳米线晶体管的电学性能表征

3．3．3 PBIBDF-TT纳米线光电晶体管的光开关特性

3．3．4 PBIBDF-TT纳米线光电晶体管和薄膜光电晶体管光电特性比较

3．4 本章小结

第四章 总结

参考文献

附录

攻读硕士期间的学术活动及成果情况