本文關(guān)鍵詞：酰（亞）胺基共軛聚合物的合成及有機場效應(yīng)性能的研究

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【摘要】：近年來,共軛聚合物半導(dǎo)體材料因具備重量輕、成本低、柔韌性好及易于進行溶液加工與旋涂成膜等無可比擬的優(yōu)點,使其在有機薄膜晶體管(OTFT)中的應(yīng)用研究越來越受到人們的關(guān)注。目前為止,經(jīng)典或高性能的聚合物半導(dǎo)體材料主要集中于含有酰(亞)胺基的共軛聚合物中,因此,本文設(shè)計合成了一系列含有酰(亞)胺基的不同結(jié)構(gòu)類型的新型共軛聚合物,對其熱學(xué)、光學(xué)、電化學(xué)性能、薄膜結(jié)構(gòu)的微觀形態(tài)及在OTFT中的場效應(yīng)性能進行了研究。(1)設(shè)計了一系列含酰(亞)胺基的給體-受體(D-A)型共軛聚合物。以(2-氧吲哚3-亞基)苯并二呋喃-二酮(BIBDF)為受體單元,并且分別以噻吩[3,2-b]噻吩(TT),(E)-2-(2-(噻吩-2-基)乙烯基)噻吩(TVT)和(E)-2-(2-(噻吩-2-基)乙炔基)噻吩(TAT)為給體單元,通過Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成了聚合物PBIBDF-TT、PBIBDF-TVT及PBIBDF-TAT。三個聚合物均具有較低的最低未占分子軌道(LUMO)能級,薄膜呈現(xiàn)出長程有序、層狀的晶體結(jié)構(gòu)及緊密的觚間距,基于這些聚合物的OTFT器件均表現(xiàn)出電子傳輸特性,退火后器件的電子遷移率分別達到0.65,0.55及0.13 cm2V-1s-1。(2)為了提高聚合物的缺電子性,在結(jié)構(gòu)中引入兩個受體單元,設(shè)計了含酰(亞)胺基的受體-π-受體(A-πA)型共軛聚合物。通過Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)合成了以吡咯并吡咯二酮(DPP)及苯并二噻吩(BDD)為兩個受體單元,以噻吩為7[鍵的A-π-A型共軛聚合物P1、P2及P3。三個聚合物均具有適合空穴電荷注入的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)能級,所以,基于三者的OTFT器件在真空中均表現(xiàn)出雙極性傳輸特性,其中P3具有最對稱的結(jié)構(gòu),薄膜呈現(xiàn)出較好的晶體單元,所以基于P3的器件獲得了最好的性能,退火后的器件獲得了平衡的電子和空穴遷移率,最大值為分別為0.022和0.028 cm2V-1s-1。(3)為了進一步增強聚合物半導(dǎo)體材料的電子傳輸能力,在A-π-A型聚合物中引入兩個均含有酰(亞)胺基的受體單元。通過Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成了基于DPP及鄰苯二甲酰胺(PhT)的A-π-A型共軛聚合物PDPP-PhT,相對P1、P2及P3的LUMO能級有所降低,并具有較低的電化學(xué)能帶隙,經(jīng)退火處理的PDPP-PhT薄膜也呈現(xiàn)出長程有序的層狀結(jié)構(gòu)及緊密的π-π堆積,基于聚合物PDPP-PhT的OTFT器件在真空中表現(xiàn)為單一的電子傳輸特性,最高電子遷移率達到0.52 cm2V-1s-1。
【關(guān)鍵詞】：酰(亞)胺基 共軛聚合物 有機半導(dǎo)體材料 有機薄膜晶體管
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O631.3
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 緒論17-32
• 1.1 引言17
• 1.2 有機薄膜晶體管17-25
• 1.2.1 有機薄膜晶體管的發(fā)展簡史及研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 有機薄膜晶體管的應(yīng)用18-19
• 1.2.3 有機薄膜晶體管的基本結(jié)構(gòu)19-20
• 1.2.4 有機薄膜晶體管的基本工作機理20-21
• 1.2.5 有機薄膜晶體管的性能表征參數(shù)21-24
• 1.2.6 有機薄膜晶體管器件材料24-25
• 1.3 有機聚合物半導(dǎo)體材料25-30
• 1.3.1 p-型聚合物半導(dǎo)體材料26-27
• 1.3.2 n-型聚合物半導(dǎo)體材料27-29
• 1.3.3 雙極性共軛聚合物半導(dǎo)體材料29-30
• 1.4 含酰(亞)胺基共軛聚合物材料概述30-32
• 第二章 基于異靛藍衍生物D-A型共軛聚合物的合成及性能研究32-45
• 2.1 引言32
• 2.2 實驗部分32-35
• 2.2.1 實驗原料及儀器32-33
• 2.2.2 分析及測試儀器33
• 2.2.3 單體及聚合物的合成33-35
• 2.2.4 OTFT器件制作與表征35
• 2.3 結(jié)果與討論35-44
• 2.3.1 材料的合成與表征35-36
• 2.3.2 聚合物的熱性能36-37
• 2.3.3 聚合物的光學(xué)性質(zhì)37-38
• 2.3.4 聚合物的電化學(xué)性能38-39
• 2.3.5 基于聚合物的OTFT器件性能39-42
• 2.3.6 聚合物薄膜的微觀形貌與結(jié)構(gòu)42-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 第三章 基于吡咯并吡咯二酮及苯并二噻吩A-π-A型共軛聚合物的合成及性能研究45-57
• 3.1 引言45-46
• 3.2 實驗部分46-48
• 3.2.1 實驗原料及儀器46
• 3.2.2 分析及測試儀器46
• 3.2.3 單體及聚合物的合成46-48
• 3.2.4 OTFT器件的制作與表征48
• 3.3 結(jié)果與討論48-56
• 3.3.1 合成與表征48-49
• 3.3.2 聚合物的熱性能49-50
• 3.3.3 聚合物的光學(xué)性質(zhì)50-51
• 3.3.4 聚合物的電化學(xué)性能51
• 3.3.5 基于聚合物的OTFT器件性能51-54
• 3.3.6 聚合物薄膜的微觀形貌與結(jié)構(gòu)54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第四章 基于吡咯并吡咯二酮及鄰苯二甲酰胺A-π-A型共軛聚合物的合成及性能研究57-67
• 4.1 引言57
• 4.2 實驗部分57-59
• 4.2.1 實驗原料及儀器57-58
• 4.2.2 分析及測試儀器58
• 4.2.3 單體和聚合物的合成58-59
• 4.2.4 OTFT器件的制作與表征59
• 4.3 結(jié)果與討論59-66
• 4.3.1 合成與表征59-60
• 4.3.2 聚合物熱性能60-61
• 4.3.3 聚合物的光學(xué)性質(zhì)61
• 4.3.4 聚合物的電化學(xué)性能61-62
• 4.3.5 基于聚合物的OTFT器件性能62-64
• 4.3.6 聚合物薄膜的微觀形貌與結(jié)構(gòu)64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 結(jié)論與展望67-69
• 5.1 結(jié)論67-68
• 5.2 展望68-69
• 參考文獻69-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況77-78
• 附錄78-89

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