發(fā)布時(shí)間：2017-08-05 16:07

  本文關(guān)鍵詞：n型空氣穩(wěn)定、高遷移率有機(jī)微納單晶陣列的制備及其光電器件的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 有機(jī)微納單晶 定向陣列 n型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管 光電探測(cè)器

【摘要】：近幾年來(lái),一維有機(jī)半導(dǎo)體材料由于其不同于無(wú)機(jī)材料的獨(dú)特性質(zhì),和其在光電領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,得到越來(lái)越多研究者的關(guān)注。有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管是這類材料最重要的應(yīng)用之一,其中n型有機(jī)半導(dǎo)體材料由于空氣穩(wěn)定性差、溶解度小、種類少等缺點(diǎn)極大限制了n型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的發(fā)展,遠(yuǎn)落后于p型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。然而,由于大規(guī)模集成電路實(shí)際應(yīng)用的需要,制備大面積、高性能、空氣穩(wěn)定的n型有機(jī)晶體陣列是極其重要的。目前,基于p型有機(jī)半導(dǎo)體材料陣列化圖案化的報(bào)道已有很多,但關(guān)于n型的卻非常稀少。因此,研究制備大面積n型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的定向陣列是十分必要和緊迫的。本文著重研究了n型有機(jī)微納單晶陣列的制備及其在光電器件方面的應(yīng)用。一、加熱提拉法制備n型難溶有機(jī)微納單晶陣列及其高性能場(chǎng)效應(yīng)晶體管的應(yīng)用本工作改進(jìn)了傳統(tǒng)的垂直提拉法,利用加熱的方式提高了難溶n型材料的溶解度,通過(guò)熱提拉成功制備了該材料的單晶納米帶陣列。構(gòu)筑的底柵頂接觸結(jié)構(gòu)的n型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET),其單個(gè)器件的電子遷移率最高達(dá)2.33 cm2 V-1 s-1,器件陣列的平均電子遷移率達(dá)到0.97 cm2 V-1 s-1。制備的OFET器件不僅具有優(yōu)秀的性能,而且空氣穩(wěn)定性較好。通過(guò)測(cè)試第一天和儲(chǔ)存在空氣中30天之后器件的性能,30天內(nèi),遷移率衰減31.3%,且電流開(kāi)關(guān)比、閾值電壓大致穩(wěn)定。最后,我們檢驗(yàn)了這種加熱提拉法對(duì)于其他難溶有機(jī)小分子的普適性,在選取的兩種溶解度較差的有機(jī)小分子中,納米帶單晶陣列均被成功制備,同時(shí)具有較好的OFET器件性能。因此,本工作推動(dòng)了難溶有機(jī)半導(dǎo)體材料的陣列化合成的發(fā)展及其n型光電器件的應(yīng)用。二、斜坡?lián)]發(fā)結(jié)合模板輔助制備大面積高遷移率空氣穩(wěn)定n型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管陣列針對(duì)上個(gè)工作存在所生長(zhǎng)的納米帶陣列厚度不均勻和不能大面積化的兩個(gè)問(wèn)題,本工作引入加熱狀態(tài)下斜坡?lián)]發(fā)生長(zhǎng)的方法,成功解決了這個(gè)兩個(gè)問(wèn)題,同時(shí)得到了更好的器件性能。本工作以BPE-PTCDI為目標(biāo)化合物,制備了均勻的大面積n型單晶納米帶陣列。通過(guò)使用平行的光刻膠條紋作為模板來(lái)輔助生長(zhǎng),使得納米帶高度陣列化且可以精確定位;通過(guò)引入斜坡,避免了溶液在水平基底上生長(zhǎng)所發(fā)生的咖啡環(huán)效應(yīng);通過(guò)控制溶液濃度和斜坡的角度,可以調(diào)節(jié)單晶納米帶的厚度和寬度。構(gòu)筑的底柵頂接觸OFET器件,其單個(gè)器件的電子遷移率最高達(dá)2.89cm2 V-1 s-1,器件陣列的電子遷移率平均1.27 cm2 V-1 s-1。器件不僅具有優(yōu)秀的性能,而且空氣穩(wěn)定性也得到進(jìn)一步提高。通過(guò)測(cè)試第一天和儲(chǔ)存在空氣中50天之后器件的性能,50天內(nèi),遷移率衰減13%,電流開(kāi)關(guān)比穩(wěn)定,閾值電壓正向漂移14%。最后,我們制備了5*5的器件陣列來(lái)驗(yàn)證器件性能的均一性。三、基于柔性基底的高探測(cè)率、寬光譜有機(jī)微米線光電探測(cè)器本工作以有機(jī)小分子BPE-PTCDI為目標(biāo)化合物,通過(guò)使用不良溶劑成核法制備了BPE-PTCDI微米線,研究了該材料在柔性光電探測(cè)器方面的應(yīng)用。我們基于PET柔性基底,通過(guò)簡(jiǎn)單的滴涂法制備了微米線光電探測(cè)器。該光電探測(cè)器在紫外可見(jiàn)光波段內(nèi)(302 nm-650 nm)有響應(yīng),平均開(kāi)關(guān)比大于200,比探測(cè)率超過(guò)1011Jones,并且具有不錯(cuò)的外量子效率和響應(yīng)度。最后,針對(duì)性地做了器件機(jī)械柔性和電學(xué)穩(wěn)定性測(cè)試。在彎曲數(shù)百次之后,器件仍可正常工作且光電流沒(méi)有明顯變化,同時(shí)不同的彎曲狀態(tài)對(duì)于器件的光電流沒(méi)有明顯影響。因此,本工作顯示微米線光電探測(cè)器在未來(lái)的有機(jī)光電子器件領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)微納單晶 定向陣列 n型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管 光電探測(cè)器
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN36;TB383.1
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-40
• 1.1 有機(jī)半導(dǎo)體納米材料概述12-13
• 1.2 有機(jī)微納單晶材料的定向排列與圖案化13-27
• 1.2.1 自組裝14-19
• 1.2.2 涂布技術(shù)19-22
• 1.2.3 印刷技術(shù)22-25
• 1.2.4 物理氣相沉積25-27
• 1.3 有機(jī)微納晶體的器件應(yīng)用27-32
• 1.3.1 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管27-30
• 1.3.2 有機(jī)光電探測(cè)器30-32
• 1.4 課題的提出與意義32-33
• 1.5 參考文獻(xiàn)33-40
• 第二章 加熱提拉法制備n型難溶有機(jī)微納單晶陣列及其有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的應(yīng)用40-58
• 2.1 引言40-41
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分41-44
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料41-42
• 2.2.2 模板基底的制備42
• 2.2.3 PTCDI-C_(13)、PTCDI-C_8和BPE-PTCDI納米帶陣列的制備與表征42-43
• 2.2.4 器件的制備與測(cè)試43-44
• 2.3 結(jié)果與討論44-55
• 2.3.1 定向納米帶陣列的制備及表征44-45
• 2.3.2 加熱提拉法制備納米帶陣列的生長(zhǎng)機(jī)制和控制實(shí)驗(yàn)45-48
• 2.3.3 基于納米帶陣列的光電器件48-53
• 2.3.4 加熱提拉法的普適性及相關(guān)器件的制備53-55
• 2.4 本章小結(jié)55
• 2.5 參考文獻(xiàn)55-58
• 第三章 斜坡?lián)]發(fā)結(jié)合模板輔助制備大面積高遷移率空氣穩(wěn)定n型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管陣列58-75
• 3.1 引言58-59
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分59-61
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料59
• 3.2.2 模板基底的制備59-60
• 3.2.3 BPE-PTCDI納米帶陣列的制備與表征60
• 3.2.4 器件的制備與測(cè)試60-61
• 3.3 結(jié)果與討論61-71
• 3.3.1 大面積n型BPE-PTCDI納米帶單晶陣列的制備與結(jié)構(gòu)分析61-63
• 3.3.2 斜坡加熱揮發(fā)法的生長(zhǎng)機(jī)制和控制實(shí)驗(yàn)63-66
• 3.3.3 基于BPE-PTCDI納米帶陣列的n型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備與表征66-71
• 3.4 本章小結(jié)71
• 3.5 參考文獻(xiàn)71-75
• 第四章 基于柔性基底的高探測(cè)率、寬光譜有機(jī)微米線光電探測(cè)器75-87
• 4.1 引言75-76
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分76-78
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料76
• 4.2.2 BPE-PTCDI微米線的制備與表征76-77
• 4.2.3 器件的制備與測(cè)試77-78
• 4.3 結(jié)果與討論78-84
• 4.3.1 BPE-PTCDI微米線的制備和形貌結(jié)構(gòu)分析78-79
• 4.3.2 BPE-PTCDI微米線光電探測(cè)器的性能表征79-83
• 4.3.3 器件的柔性測(cè)試和電學(xué)穩(wěn)定性表征83-84
• 4.4 本章小結(jié)84
• 4.5 參考文獻(xiàn)84-87
• 結(jié)論87-89
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開(kāi)發(fā)表的論著、論文89-91
• 致謝91-92

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