發(fā)布時(shí)間：2020-05-29 15:48

【摘要】：有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFETs)在射頻識(shí)別,柔性顯示器,傳感器等方面具有廣泛的應(yīng)用,因此獲得學(xué)術(shù)界廣泛的關(guān)注。有機(jī)半導(dǎo)體材料是OFETs的基礎(chǔ),材料的性能直接決定著OFETs的應(yīng)用,因此設(shè)計(jì)和合成高性能的有機(jī)半導(dǎo)體材料具有重要的意義。目前人們已經(jīng)合成了一系列穩(wěn)定,高性能的p型半導(dǎo)體材料,但是n型半導(dǎo)體材料的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于p型材料,而n型半導(dǎo)體材料又是邏輯互補(bǔ)電路不可或缺的一部分。本文將吡啶環(huán)引入分子骨架,利用吡啶缺電子特性,設(shè)計(jì)合成了一系列n型半導(dǎo)體材料。同時(shí),利用吡啶和金屬配位對(duì)材料的帶隙和遷移率進(jìn)行調(diào)控。本論文主要包括以下內(nèi)容:1)設(shè)計(jì)合成了兩種以2-位和4-位取代吡啶封端的噻吩酰亞胺(TPD)衍生物TPD-2-Py和TPD-4-Py。核磁共振譜,吸收光譜和發(fā)射光譜證明它們可以通過(guò)吡啶環(huán)上的氮原子和路易斯酸三(五氟苯基)硼烷(BCF)絡(luò)合。吸收光譜顯示,TPD-2-Py和TPD-4-Py具有類似的吸收,但與BCF絡(luò)合后,它們的吸收光譜都發(fā)生了紅移。進(jìn)一步吸收光譜滴定實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),TPD-4-Py更易于與BCF配位,且TPD-4-Py與BCF絡(luò)合物的最大吸收峰比TPD-2-Py與BCF絡(luò)合物的最大吸收峰紅移20 nm,表明吡啶的取代位置對(duì)BCF的配位能力具有重要影響,而且改變吡啶取代位置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)帶隙的進(jìn)一步調(diào)控。對(duì)OFETs的器件研究表明,TPD-2-Py為p型材料,遷移率為2.96 × 10-6(cm2 V-1 s-1),60℃下退火后,遷移率為5.29×10-6(cm2 V-1 S-1)。器件的性能較差,這可能是由于分子的共軛長(zhǎng)度較短導(dǎo)致的。2)設(shè)計(jì)合成以聯(lián)二噻吩酰亞胺和4,5-二氮雜芴為母核的聚合物P-1和P-2。將P-1骨架中4,5-二氮雜芴-9-酮用丙二腈修飾即得到P-2。我們首先用紫外-可見吸收光譜,電化學(xué)對(duì)其進(jìn)行了表征,并研究了聚合物和金屬配位后其光學(xué)帶隙的變化。紫外-可見吸收光譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,P-1與金屬離子配位后,帶隙發(fā)生了明顯的位移,而P-2由于氰基的強(qiáng)拉電子作用并不能與金屬離子配位。其次,我們對(duì)P-1的OFETs器件性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究。器件的薄膜采用溶液甩膜法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明P-1為n型半導(dǎo)體材料,在160℃退火條件,器件性能達(dá)到最優(yōu)為0.0186(cm2 V-1 s-1)。當(dāng)加入3%CuSO4時(shí),器件的最優(yōu)性能為0.0497(cm2 V-1 s-1)。AFM結(jié)果表明隨著CuSO4用量的增加有助于改變薄膜的平整性從而提高器件的遷移率。P-2的遷移率為0.0025 cm2 V-1 s-1,退火后性能沒(méi)有變化。P-3的薄膜質(zhì)量太差,無(wú)法制備OFET器件。3)我們?cè)O(shè)計(jì)合成了以氮雜芴為母核,以五氟苯和氰基進(jìn)行封端的兩個(gè)小分子,并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行了表征:(1)材料23的LUMO能級(jí)為-3.89eV,其熱分解溫度超過(guò)300℃,具有較好的穩(wěn)定性,我們希望能得到用于真空蒸鍍的n型半導(dǎo)體材料,其器件正在測(cè)試中。(2)化合物27的紅外光譜與拉曼光譜顯示其腈基振動(dòng)峰均出現(xiàn)在較低波數(shù)的2097cm-1和2198cm-1,通常認(rèn)為這是共軛腈基的吸收,同時(shí)其出現(xiàn)了母核氮雜芴的特征吸收,表明其基態(tài)為雙自由基態(tài)。理論計(jì)算顯示,化合物27最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)為開殼層單線態(tài)自由基�；衔�27雙自由基特性的進(jìn)一步表征正在進(jìn)行中。
【圖文】：

上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文邐第１章逡逑１．２有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的原理、結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)逡逑有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管按照器件結(jié)構(gòu)不同分為四類：根據(jù)柵電極位置的不同，有逡逑機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管可分為頂柵和底柵兩種結(jié)構(gòu)。根據(jù)源漏電極與半導(dǎo)體層相對(duì)位置逡逑的不同，頂柵和底柵兩種結(jié)構(gòu)又可分為頂接觸和底接觸兩種結(jié)構(gòu)。圖Ｍ是有機(jī)逡逑薄膜晶體管的典型結(jié)構(gòu)［３３］。逡逑Ａ＾Ｂ邐Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ逡逑

圖２－２邋ＴＰＤ－２－Ｐｙ，邋ＴＰＤ－４－Ｐｙ及與過(guò)量ＢＣＦ絡(luò)合后的ＨＮＭＲ譜。逡逑在ＴＰＤ－２－Ｐｙ的二氯甲烷溶液中加２當(dāng)量的ＢＣＦ時(shí)，其紫外－可見光吸收光譜逡逑吸收強(qiáng)度略有下降，吸收峰位置沒(méi)有明顯變化（圖２－３ａ），表明ＢＣＦ與ＴＰＤ－２－Ｐｙ逡逑中吡啶的氮原子基本沒(méi)有絡(luò)合現(xiàn)象發(fā)生。但在ＴＰＤ－４－Ｐｙ溶液中添加２當(dāng)量的ＢＣＦ逡逑時(shí)，其紫外－可見光光譜發(fā)生了明顯的變化，ＴＰＤ－４－Ｐｙ的吸收峰完全消失，在長(zhǎng)逡逑波方向（４７０ｒａｎ）出現(xiàn)了一新的吸收峰，，顯示ＴＰＤ￣４－Ｐｙ和ＢＣＦ完全絡(luò)合。由于逡逑ＴＰＤ－２－Ｐｙ和ＴＰＤ－４－Ｐｙ具有類似的分子結(jié)構(gòu)，我們認(rèn)為它們對(duì)ＢＣＦ不同的響應(yīng)逡逑主要是由吡啶取代位置引起的。ＴＰＤ－２－Ｐｙ上的氮原子靠近噻吩，空間位阻較大，逡逑不利于大位阻的ＢＣＦ的配位；而ＴＰＤ－４－Ｐｙ上的氮原子遠(yuǎn)離噻吩，空間位阻較小，逡逑更有利于具有大位阻的ＢＣＦ分子的絡(luò)合。為證實(shí)空間位阻的影響，我們選用空逡逑間位阻較小的ＢＢｒ３取代ＢＣＦ進(jìn)行滴定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在ＴＰＤ－２－Ｐｙ溶液中滴逡逑加２當(dāng)量ＢＢｒ３后
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O641.4;TN386

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 伍楚雄;;半導(dǎo)體材料的研究文獻(xiàn)綜述[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2019年01期

2 閔俊杰;;半導(dǎo)體材料的性能分析及其應(yīng)用[J];科技傳播;2019年04期

3 王宏;;簡(jiǎn)述半導(dǎo)體材料發(fā)展的現(xiàn)狀及前景[J];南方農(nóng)機(jī);2019年15期

4 錢麗麗;;日韓半導(dǎo)體材料貿(mào)易爭(zhēng)端解讀[J];中國(guó)外資;2019年15期

5 于穎;;半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J];科技風(fēng);2017年25期

6 王磊;;中國(guó)半導(dǎo)體材料業(yè)的狀況分析[J];內(nèi)燃機(jī)與配件;2018年14期

7 江洪;劉義鶴;張曉丹;;國(guó)外第3代半導(dǎo)體材料項(xiàng)目國(guó)家支持行動(dòng)初探[J];新材料產(chǎn)業(yè);2017年08期

8 王興艷;;加快發(fā)展我國(guó)第3代半導(dǎo)體材料 力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)趕超[J];新材料產(chǎn)業(yè);2017年08期

9 付婧;;淺談電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢(shì)[J];數(shù)碼世界;2017年03期

10 王元元;李靖;黎陽(yáng);李文琴;吳子華;祝向榮;馬董云;;基于CDIO理念的《半導(dǎo)體材料》全英文課程教學(xué)初探[J];現(xiàn)代職業(yè)教育;2017年16期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 陳慶國(guó);程雪芬;顧菲菲;晉曉峰;周蕾玲;;淺談幾種常規(guī)作為光催化劑的鉍基半導(dǎo)體材料[A];第十三屆全國(guó)工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會(huì)論文集[C];2016年

2 鄭有p

本文編號(hào)：2687143