【摘要】：有機半導體材料以其獨特的光、電、磁特性,在新型有機場效應晶體管(OFET)、有機發(fā)光二極管(OLED)和有機光伏(OPV)等領域中展現出廣闊的應用前景。因此,開發(fā)新型的有機半導體材料已成為當前研究的熱點。本論文以吡啶噻二唑和異靛為受體單元,采用“等規(guī)雙受體策略”和“拓展π共軛骨架”的分子設計策略,開發(fā)了兩類新型的給體-受體(D-A)型有機半導體材料,并研究了材料結構與性能之間的關系,具體開展了如下研究工作:1)吡啶噻二唑(PT)由于有高度的缺電子特征和良好的共平面性,已經被廣泛地用于開發(fā)高遷移率的p-型聚合物半導體材料。然而,PT-基雙極性聚合物半導體鮮見報道。因此,我們將兩個PT受體直接相連,設計并合成了一類結構等規(guī)的雙吡啶噻二唑受體(BPT),并用于開發(fā)了第一個PT-基雙極性聚合物半導體材料(PBPTV)。同時,我們系統(tǒng)地研究了該材料的熱穩(wěn)定性、溶解性、光物理性質、能級結構以及聚集態(tài)結構。結果表明:相比PT單元(LUMO =-3.13eV),BPT單元展現出更低的LUMO能級(-3.42 eV)和更強的電子親和力。因此,BPT單元顯著提高了 PBPTV的電子親和力,其HOMO/LUMO能級分別達-5.61和-3.66 eV。薄膜表面形貌和結晶性分析證實:PBPTV薄膜展現出均一的表面形貌和緊密的層狀有序堆積,退火處理明顯改善了薄膜的連續(xù)性和結晶性。由于頂柵PMMA介電層良好的封裝效果,基于PBPTV退火薄膜構造的頂柵底接觸型OFET件展現出空氣穩(wěn)定的雙極性載流子傳輸性能。在20%～40%的空氣濕度下,器件的最高空穴和電子遷移率分別達6.87和8.49 cm2V-1s-1。2)異靛(IDG)是一類綜合性能優(yōu)異的有機/聚合物半導體材料構建單元,它具有缺電子能力強、骨架共軛良好以及結構易于修飾等優(yōu)點,近年來備受關注。本章節(jié)以IDG為母核,運用“FeC13氧化關環(huán)反應”,合成了一類共軛骨架更大的D-A-D型四噻吩并異靛基半導體材料(TT-IDG,包括結構對稱和不對稱的兩大類TT-IDG衍生物),并探討了 IDG衍生物上的烷基取代基團對FeC13分子內氧化關環(huán)反應的影響。關環(huán)反應研究表明:當取代基團為正辛基、正十二烷基和溴取代時,IDG衍生物的分子內關環(huán)反應能夠成功實現,其產率高達72%以上;當取代基團變?yōu)楦痈浑姷恼閹�基時,IDG衍生物發(fā)生分子間的偶聯聚合。此外,我們還研究了 TT-IDG衍生物的熱穩(wěn)定性、光物理性質和電化學性能,結果表明:TT-IDG衍生物都具有良好的熱穩(wěn)定性(Tg375 ℃)、寬的吸收光譜范圍(300-700 nm)和空氣穩(wěn)定的HOMO能級值。
【圖文】：

湘潭大學碩士論文和漏極之間誘導產生導電溝道的最小電壓即得到閥值電壓。通常，高的遷高的開關比和低的閾值電壓是開發(fā)高性能、低能耗有機光電子器件的關鍵這三個性能參數可從場效應晶體管的轉移特性曲線和輸出特性曲線獲得，１．２所示。在一定的源－漏電壓下，掃描柵極電壓、測試源－漏電流即可得到性曲線。在一定的柵極電壓下，掃描源－漏電壓、測試源－漏電流即可得到性曲線。有機場效應晶體管的性能參數主要是從轉移特性曲線獲得，當器在飽和區(qū)，從轉移特性曲線中通過１１／２對NB８作圖計算得到載流子遷移率。移特性曲線中電流最大值與電流最小值的比值即可獲得電流開關比。逡逑器件工作在飽和區(qū)，柵極電壓與源－漏電流的關系為：逡逑ＩＤＳ＝（Ｗ／２Ｌ）ｐｓａｔＣ，（ＶＧ－ＶＴ）２逡逑其中，Ｉｄｓ為源－漏電流，Ｗ為溝道寬度，Ｌ為溝道長度，ｎｓａｔ為有機場效管遷移率，Ｃ，為絕緣層單位面積的電容，，Ｖｃ為柵極電壓，ＶＴ為閥值電７０ｎ—＇￣１￣１￣￣二ｚｑ邋，０＜ｈ邋１逡逑

圖１．１７邋ＢＰＴ受體和聚合物ＰＢＰＴＶ的分子結構逡逑
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN304

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本文編號：2634675