本文選題：苯并噻二唑　切入點：有機場效應(yīng)晶體管　出處：《重慶大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：聚合物半導體材料具有種類多,質(zhì)量輕,可溶液加工和柔性好等優(yōu)點,在構(gòu)筑大面積柔性器件方面具有廣泛的應(yīng)用前景。除了共軛聚合物的電子給體和電子受體單元,單元之間的鍵連接方式和側(cè)鏈的取代位置也對共軛聚合物的性質(zhì)有很大的影響。本文設(shè)計、合成了一系列穩(wěn)定性良好的D-A型共軛聚合物,通過吸收光譜、電化學、理論計算和制作場效應(yīng)器件的方法,系統(tǒng)的研究并分析了雙鍵作為鏈接單元對不同側(cè)鏈取代位置的苯并噻二唑類聚合物的能級、分子結(jié)構(gòu)和場效應(yīng)性能影響。本論文包含以下兩個方面:①設(shè)計、合成D-A型共軛聚合物DA1、DA2和DA3。研究結(jié)果表明,雙鍵的引入能夠有效的提高聚合物DA2、DA3分子骨架的共平面性,帶隙明顯降低,帶隙的降低主要來源于分子的HOMO能級的提高。制備三種聚合物的底柵頂接觸結(jié)構(gòu)的場效應(yīng)晶體管,都展現(xiàn)出典型的p型性能。噻吩單元之間以σ鍵為鏈接方式的DA1,分子骨架出現(xiàn)扭轉(zhuǎn),空穴遷移率僅為1.4×10-4 cm2/(Vs);將雙鍵引入到噻吩單元之間,DA2由于平面性增強,空穴遷移率增加到2.1×10-3cm2/(Vs);DA3分子在苯并噻二唑與噻吩單元之間引入雙鍵,遷移率最高達到0.024 cm2/(Vs)。通過XRD和AFM觀察聚合物的結(jié)構(gòu)與形貌,160oC退火處理后,三者的結(jié)晶性增強,但沒有觀察到一定規(guī)模結(jié)構(gòu)規(guī)整的堆積形態(tài)。②為了研究側(cè)鏈對共軛聚合物光電性質(zhì)的影響,在上述研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計、合成了聚合物DA4、DA5和DA6。研究表明,側(cè)鏈取代位置的變化導致DA4和DA5光譜與電化學性質(zhì)變化。其中,DA5的變化最為明顯,雙鍵的引入、并沒有增強DA5平面性,相反,DA5的溶液/薄膜的光譜吸收比DA4分別藍移了5nm、35nm,帶隙因此上升到2.00e V。三種材料的晶體管同樣展現(xiàn)了典型的p型性能,DA4遷移率僅為1.2×10-6 cm2/(Vs);DA5遷移率下降至0.7×10-6 cm2/(Vs);DA6的遷移率為0.011 cm2/(Vs)。對比DA4與DA1,DA5與DA2,DA4、DA5的場效應(yīng)性能有著顯著的降低,而DA6與DA3保持在同一個數(shù)量級上。
[Abstract]:Polymer semiconductor materials have many advantages, such as variety, light weight, good solution processing and flexibility. They have a wide application prospect in building large area flexible devices, except electron donor and acceptor unit of conjugated polymer. The bonding mode between units and the substitution position of side chains also have great influence on the properties of conjugated polymers. In this paper, a series of stable D-A conjugated polymers have been designed and synthesized. The method of theoretical calculation and fabrication of field effect devices is presented. The energy levels of benzothiadiazole polymers with different side chain substitution positions are systematically studied and analyzed. The molecular structure and field effect properties are affected. In this thesis, the following two kinds of conjugated polymers, DA1, DA2 and DA3, are designed and synthesized. The results show that the introduction of double bonds can effectively improve the coplanarity of the polymer DA2NDA3 molecular framework. The decrease of band gap is mainly due to the increase of HOMO energy level of molecule. Three kinds of polymer field effect transistors with bottom gate top contact structure are prepared. Both show typical p-type properties. For DA1 with 蟽 bond between thiophene units, the molecular skeleton is torsional and the hole mobility is only 1.4 脳 10 ~ (-4) cm ~ (2) 路s ~ (-2) / V _ (s1). The introduction of double bond into thiophene unit is enhanced due to its planarity. The hole mobility was increased to 2.1 脳 10 ~ (-3) cm ~ (-2) / m ~ (-1) V _ (sn) D _ (3), and a double bond was introduced between benzothiadiazole and thiophene unit. The maximum mobility was 0.024 cm ~ (2) / m ~ (-1) V _ (s1). The crystallinity of the three molecules was enhanced after annealing with XRD and AFM to observe the structure and morphology of the polymer (160oC). In order to study the effect of side chains on the photoelectric properties of conjugated polymers, polymers DA4NDA5 and DA6were designed and synthesized on the basis of the above studies. The change of side chain substitution position resulted in the changes of DA4 and DA5 spectra and electrochemical properties, among which the change of DA5 DA5 was the most obvious, and the introduction of double bonds did not enhance the planarity of DA5. On the contrary, the spectral absorption ratio of the solution / thin film of DA5 shifted 5 nm to 35 nm respectively, and the band gap rose to 2.00e V. the typical p-type transistors also showed that the mobility of the typical p-type DBA _ 4 was only 1.2 脳 10 ~ (-6) cm ~ (-2) / m ~ (2) / V ~ (-1) ~ (-1) V ~ (-1), which decreased to 0.7 脳 10 ~ (-6) cm ~ (2 /) V ~ (-1) D _ 6. The rate is 0.011 cm ~ (2) / V ~ (s1). The field effect performance of DA4 and DA1 / DA5 and DA2 / DA4 / DA5 is significantly reduced. DA6 and DA3 remain in the same order of magnitude.
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN304

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