盘状液晶分子的结构和电学性能研究

摘要

盘状液晶分子能够通过电子云富集的中心核的π-π相互作用自组装成柱状相结构，从而具有准一维的传导性质，有序排列的柱状相理论上具有高载流子迁移率，可作为纳米导线，广泛应用到光电器件中，如发光二极管、太阳能电池等。 酞菁(Pc)或其金属络合物(MPc)是具有半导体性质的有机芳香化合物，具有良好的化学及热稳定性，并在有机光电子器件方面的研究与开发有很好的应用前景。对酞菁及其衍生物电学性能的研究在70年代就已展开，虽然作为光导体得到了广泛的应用，鉴于早期有机半导体光电子领域的总体发展水平有限，该材料在其他光电子器件的应用较少。随着近年来各种有机光电子器件研究的迅速展开，人们开始对这类材料实用性展开研究。本论文中采用酞菁铜衍生物材料，由于这类材料中心芳核较大，分子间作用力较强，不容易受外场的影响。因此在其中掺杂高分子聚合物，制备成共混薄膜，研究其在不同条件下的聚集态结构和电学性能。具体内容如下： 1．首先利用X射线衍射仪来研究酞菁铜衍生物材料与高分子共混薄膜在不同浓度配比和不同热处理过程下的聚集态结构。结果表明tb-CuPc和oo-CuPc在粉末状态下由于压片都具有了一定的择优取向。采用溶液静置法制备tb-CuPc与PMMA共混薄膜，成膜后材料内部分子以六方晶系的方式堆积，形成的柱状堆积是沿面(edge-on)取向的，即柱轴平行于衬底。之后研究了不同高分子浓度和不同热处理过程对材料聚集态的影响。oo-CuPc在制备成薄膜后并未形成以六方晶系的方式堆积。经过热处理后发现材料内部分子形成六方有序排列。 2．本论文中采用交流阻抗技术与直流电流-电压特性分析了oo-CuPc与tb-CuPc薄膜的电学性质。在酞菁铜衍生物材料中混入高分子制备薄膜可改善成膜质量。实验得到电极和材料之间的接触是欧姆接触，随着载流子的隧穿注入效应，在复合膜中载流子以跳跃式传导。电导率随频率的升高而变化。高频区，电导率显示出σ∝Aω<'n>的依赖关系，n值大约在0.96～0.998之间。高分子的引入并没有改变材料的载流子传导机制。整个系统可等效为一对电阻和电容的并联。同时讨论了不同热处理温度对材料电导率的影响，发现随着退火温度提高，样品的电导率增加。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章绪论

1.1液晶概念

1.1.1液晶的基本概念

1.2盘状液晶

1.2.1盘状液晶的概念

1.2.2盘状液晶形成的聚集态

1.3柱状相液晶应用与一维电荷传输材料

1.3.1研究历史

1.3.2应用领域

1.3.3盘状液晶的取向

1.4本论文的主要工作及存在的问题

第二章实验

2.1实验材料

2.2薄膜的制备

2.2.1超薄膜的制备方法介绍

2.2.2有机/聚合物薄膜制备

2.2.3 Al电极的制备

2.3样品的聚集态分析

2.4薄膜厚度测量

2.5电流-电压(I-V)特性的测量

2.6样品交流阻抗谱的测量

2.6.1交流阻抗谱方法的简介

2.6.2交流阻抗的基础知识

第三章酞菁铜衍生物共混聚合物薄膜的聚集态结构

3.1引言

3.2 2,9,16,23-四叔丁基酞菁（ tb-CuPc）不同制膜条件下的聚集态结构分析

3.3 2,3,9,10,16,17,23,24,-八正辛氧基酞菁铜（ oo-CuPc）不同制膜条件下的聚集态结构分析

3.4小结

第四章酞菁铜衍生物薄膜的电学特性

4.1有机材料的载流子注入和传输理论

4.2酞菁铜衍生物材料的I-V特性研究

4.3 oo-CuPc的交流阻抗谱研究

4.4 tb-CuPc的交流阻抗谱研究

4.5 小结

第五章结论

参考文献

附录

作者简历