【摘要】：有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)由于具有成本低廉、材料質(zhì)量輕、柔韌性好、可溶液加工和大面積制備等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在有機(jī)電子產(chǎn)業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。有機(jī)半導(dǎo)體材料的能級(jí)結(jié)構(gòu)和分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)決定了器件的操作、空氣穩(wěn)定性和載流子遷移率的大小,從而決定了OFET的性能,因此,設(shè)計(jì)合成具有合適能級(jí)結(jié)構(gòu)的有機(jī)半導(dǎo)體材料具有重大意義。本論文主要是圍繞新型半導(dǎo)體材料的設(shè)計(jì)、合成及OFET器件性能開展研究工作,主要研究?jī)?nèi)容有:(1)設(shè)計(jì)合成了系列新型A-D-A型小分子化合物W1-W3,這些化合物都是用并三噻吩作為供體,強(qiáng)的拉電子基團(tuán)由2-二氰基-亞甲基-3-氰基-4,5,5-三甲基-2,5-二氫呋喃(TCF)、丙二氰(DCV)或2-乙基羅丹寧分別作為受體基團(tuán)構(gòu)成,并對(duì)它們的紫外-可見吸收光譜,電化學(xué)以及OFET器件性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,這些化合物都有著良好的熱穩(wěn)定性,在可見光區(qū)有著強(qiáng)的吸收。其中TCF作受體的化合物W1有著低的LUMO(-3.74eV)和窄的HOMO-LUMO帶隙(1.74eV)。化合物W3的器件性能最優(yōu),其退火后的遷移率達(dá)到了4.0×10~(-2)cm~2/Vs。(2)設(shè)計(jì)合成了以苯并二噻吩為核的醌式結(jié)構(gòu)分子W4和W5,對(duì)它們的熱穩(wěn)定性,紫外-可見吸收、電化學(xué)以及OFET器件性能等進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,W4和W5都具有良好的熱穩(wěn)定性,低LUMO能級(jí)(-4.5eV)和窄的帶隙(1.2eV),是典型的窄帶隙材料。另外,研究發(fā)現(xiàn)醌式結(jié)構(gòu)的構(gòu)型不同,材料在薄膜中的堆積方式也不一樣,W4在薄膜狀態(tài)形成的是H-型堆積,W5在薄膜狀態(tài)形成J-型堆積。W4和W5都顯示了典型n-型傳輸特性,在底柵器件中W4的電子遷移率達(dá)到了1.32×10~(-5)cm~2/Vs,W5的遷移率達(dá)到了9.30×10~(-4)cm~2/Vs。(3)設(shè)計(jì)合成了以連二噻吩酰亞胺為核的聚合物W6-W10,并對(duì)它們的熱穩(wěn)定性,紫外-可見吸收,電化學(xué)以及OFET器件性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,不同聚合單體的引入,可以對(duì)聚合物的能級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)。場(chǎng)效應(yīng)晶體管測(cè)試表明,W6顯示了典型的p-型傳輸特性,其退火后的空穴遷移率達(dá)到了0.16 cm~2V~(-1)s~(-1)。W7和W8都顯示了典型的雙極型傳輸特性,退火后其對(duì)應(yīng)的遷移率分別為0.13 cm~2V~(-1)s~(-1)和4.23×10~(-2)cm~2V~(-1)s~(-1),由于其器件為底柵器件,導(dǎo)致其電子遷移率較低。聚合物W9和W10的晶體管性能正在進(jìn)一步研究中。
[Abstract]:Due to its advantages of low cost, light material quality, good flexibility, solution processing and large area preparation, (OFET) has a broad application prospect in the organic electronics industry. The energy level structure and molecular aggregation state structure of organic semiconductor materials determine the operation of the device, air stability and carrier mobility, which determine the performance of OFET. It is of great significance to design and synthesize organic semiconductor materials with appropriate energy level structure. This thesis mainly focuses on the design, synthesis and OFET device performance of new semiconductor materials. The main research contents are as follows: (1) A series of novel A-D-A small molecular compounds W1-W3 have been designed and synthesized. All of these compounds are derived from orthotrithiophene, and the strong electron-pulling groups are composed of 2-dicyano-methylene 3-cyanoyl, 5-trimethyl-2o-5-dihydrofuran (TCF),). (DCV) or 2-ethylrhodanine were used as receptor groups, and their UV-Vis absorption spectra, electrochemistry and OFET device properties were studied. The experimental results show that these compounds have good thermal stability and strong absorption in the visible region. The TCF receptor compound W1 has low LUMO (- 3.74eV) and narrow HOMO-LUMO band gap (1.74eV). The device properties of compound W _ 3 were optimized, and its mobility reached 4.0 脳 10 ~ (-2) cm~2/Vs. (2) after annealing. The quinone structure molecules W _ 4 and W _ 5 with benzodithiophene as nucleus were designed and synthesized, and their thermal stability was obtained. UV-vis absorption, electrochemistry and the performance of OFET devices were studied. The experimental results show that both W _ 4 and W _ 5 have good thermal stability. The low LUMO level (- 4.5eV) and narrow band gap (1.2eV) are typical narrow band gap materials. In addition, it is found that different configurations of quinone structure lead to different stacking patterns of materials in thin films, and that W4 forms H- type stacking in thin films. W5 forms J-type stacking in thin film state. Both W4 and W5 show typical n-type transmission characteristics, and the electron mobility of W4 reaches 1.32 脳 10 ~ (-5) cm~2/Vs, in bottom gate devices. The mobility of W5 has reached 9.30 脳 10 ~ (-4) cm~2/Vs. (3). The polymer W6-W10 with dithiophene imide as its core has been designed and synthesized. Electrochemical and OFET device performance were studied. The experimental results show that the energy level structure of the polymer can be fine-tuned by the introduction of different polymeric monomers. Field effect transistor (FET) test shows that W6 exhibits typical p-type transport characteristics, and the hole mobility after annealing reaches 0.16 cm~2V~ (-1) s ~ (-1). W7 and W8 both show typical bipolar transmission characteristics. The corresponding mobility after annealing is 0.13 cm~2V~ (-1) s ~ (-1) and 4.23 脳 10 ~ (-2) cm~2V~ (-1) s ~ (-1) respectively. The transistor properties of the polymers W 9 and W 10 are being further studied.
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN386;O631

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李東倉(cāng);王鵬;陳金伙;胡加興;張福甲;;并三苯場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研制[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2006年02期

2 吳銘;用分子束外延膜制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管[J];稀有金屬;1979年01期

3 李先文,黃強(qiáng);小檗堿敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研制與應(yīng)用[J];分析化學(xué);1997年11期

4 湯慶鑫;李榮金;汪海風(fēng);李洪祥;胡文平;;小分子場(chǎng)效應(yīng)晶體管[J];化學(xué)進(jìn)展;2006年11期

5 李榮金;李洪祥;周欣然;胡文平;;聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管材料及其器件[J];化學(xué)進(jìn)展;2007年Z1期

6 劉雅玲;李洪祥;胡文平;朱道本;;有機(jī)單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管[J];化學(xué)進(jìn)展;2006年Z1期

7 ;中科院化學(xué)研究所在聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管材料研究方面取得重要進(jìn)展[J];中國(guó)材料進(jìn)展;2012年11期

8 宋靜怡;江浪;董煥麗;胡文平;;有機(jī)微納晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管[J];化學(xué)進(jìn)展;2013年01期

9 線勵(lì)華;;砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管年產(chǎn)量增長(zhǎng)三倍[J];輕金屬;1985年05期

10 陳義;;有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管研究取得新進(jìn)展[J];功能材料信息;2007年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 陳永真;;新型高耐壓大功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識(shí)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊(cè)）[C];2001年

2 陶春蘭;董茂軍;張旭輝;張福甲;;并五苯場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研制[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（2）[C];2007年

3 張亞杰;湯慶鑫;胡文平;李洪祥;;有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)有機(jī)固體材料分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

4 黃學(xué)斌;朱春莉;郭云龍;張仕明;劉云圻;占肖衛(wèi);;卟啉-三并噻吩共軛聚合物的合成及其場(chǎng)效應(yīng)晶體管特性[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)有機(jī)固體材料分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

5 趙廣耀;董煥麗;江浪;趙華平;覃翔;胡文平;;并五苯類似物單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其在乙醇?xì)怏w探測(cè)中的應(yīng)用[A];第十六屆全國(guó)晶體生長(zhǎng)與材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集-08納米晶體及其表征[C];2012年

6 張亞杰;董煥麗;胡文平;;基于酞菁銅有機(jī)單晶微納米帶的雙極性場(chǎng)效應(yīng)晶體管及化學(xué)傳感器[A];全國(guó)第八屆有機(jī)固體電子過(guò)程暨華人有機(jī)光電功能材料學(xué)術(shù)討論會(huì)摘要集[C];2010年

7 溫雨耕;狄重安;吳衛(wèi)平;郭云龍;孫向南;張磊;于貴;劉云圻;;硫醇修飾對(duì)N-型傒酰亞胺場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能的影響[A];全國(guó)第八屆有機(jī)固體電子過(guò)程暨華人有機(jī)光電功能材料學(xué)術(shù)討論會(huì)摘要集[C];2010年

8 劉南柳;周焱;彭俊彪;裴堅(jiān);王堅(jiān);;提拉法制備圖案化有機(jī)納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管[A];全國(guó)第八屆有機(jī)固體電子過(guò)程暨華人有機(jī)光電功能材料學(xué)術(shù)討論會(huì)摘要集[C];2010年

9 于海波;田孝軍;于鵬;董再勵(lì);;碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自動(dòng)化裝配方法研究[A];2008’“先進(jìn)集成技術(shù)”院士論壇暨第二屆儀表、自動(dòng)化與先進(jìn)集成技術(shù)大會(huì)論文集[C];2008年

10 呂琨;狄重安;劉云圻;于貴;邱文豐;;基于并三噻吩共聚物的空氣穩(wěn)定的OFET研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)有機(jī)固體材料分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前6條

1 記者 劉霞;美研制出新式超導(dǎo)場(chǎng)效應(yīng)晶體管[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

2 劉霞;隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管可為計(jì)算機(jī)節(jié)能99%[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

3 記者 吳長(zhǎng)鋒 通訊員 楊保國(guó);我科學(xué)家成功制備二維黑磷場(chǎng)效應(yīng)晶體管[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

4 湖南 黃金貴 編譯;場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳感器的偏置點(diǎn)電路[N];電子報(bào);2013年

5 成都 史為 編譯;場(chǎng)效應(yīng)晶體管和晶體三極管[N];電子報(bào);2013年

6 張弛;芯片巨頭合力研究“零待機(jī)”芯片[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 鄧劍;雙極型有機(jī)單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管光電性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 燕少安;鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電離輻射效應(yīng)及加固技術(shù)研究[D];湘潭大學(xué);2016年

3 肖永光;鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的保持性能與負(fù)電容效應(yīng)研究[D];湘潭大學(xué);2013年

4 劉林盛;場(chǎng)效應(yīng)晶體管的大信號(hào)模型研究[D];電子科技大學(xué);2011年

5 劉一陽(yáng);并五苯類有機(jī)小分子場(chǎng)效應(yīng)晶體管材料的合成與器件制備[D];蘭州大學(xué);2010年

6 塔力哈爾·夏依木拉提;酞菁銅單晶微納場(chǎng)效應(yīng)晶體管在氣體傳感器中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];東北師范大學(xué);2013年

7 陶春蘭;并五苯性質(zhì)的研究及其場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研制[D];蘭州大學(xué);2009年

8 蔡彬;新型氧化錫微納單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管的設(shè)計(jì)及其在氣體傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用[D];東北師范大學(xué);2014年

9 王偉;有機(jī)薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管、發(fā)光和顯示驅(qū)動(dòng)[D];吉林大學(xué);2006年

10 焦廣泛;隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管和InGaAs場(chǎng)效應(yīng)晶體管的可靠性研究[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 田小婷;GaSb/InAs異質(zhì)結(jié)隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能分析[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

2 王洪娟;鍺錫隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管應(yīng)變工程和異質(zhì)結(jié)工程研究[D];重慶大學(xué);2015年

3 謝輝;新型有機(jī)小分子場(chǎng)效應(yīng)晶體管的合成及性能研究[D];杭州師范大學(xué);2016年

4 劉葳;高開關(guān)電流比隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件機(jī)理與結(jié)構(gòu)研究[D];電子科技大學(xué);2016年

5 王慶賀;聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其傳感特性研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

6 鐘興宏;隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的仿真研究[D];湘潭大學(xué);2016年

7 劉予琪;隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管工藝及新結(jié)構(gòu)的仿真研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

8 陳三龍;窄帶隙小分子和連二噻吩酰亞胺聚合物合成及場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2015年

9 張苗苗;二維層狀材料MoS_2在場(chǎng)效應(yīng)晶體管及存儲(chǔ)器中的應(yīng)用研究[D];東北師范大學(xué);2016年

10 鄭超;基于二維納米材料場(chǎng)效應(yīng)晶體管生物傳感器的研制與應(yīng)用[D];湖北中醫(yī)藥大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：2305031