本文關(guān)鍵詞： 氣體傳感器 多孔半導(dǎo)體薄 光電晶體管 ‘給-受’共軛聚合物半導(dǎo)體 聚合物薄膜晶體管　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：聚合物半導(dǎo)體材料以其多樣的分子設(shè)計、輕質(zhì)、機(jī)械柔性、與柔性基底良好的相容性、可溶液加工性等特點,使得基于聚合物半導(dǎo)體的場效應(yīng)晶體管在電子皮膚、電子舌、電子鼻、光電晶體管等先進(jìn)電子領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文研究了聚異靛藍(lán)衍生物PBIBDF-BT場效應(yīng)晶體管的制備方法、電學(xué)性能與傳感特性等幾個方面,主要內(nèi)容與工作如下：(1)制備了一種氧敏感性的PBIBDF-BT聚合物薄膜晶體管。溶液法制備的器件真空中的電子遷移率最高可達(dá)1.80 cm2V-1s-1。器件表現(xiàn)出對不同氧環(huán)境變化的空穴和電子載流子雙傳輸響應(yīng)行為,P型溝道和N型溝道的遷移率、閾值電壓、開關(guān)比和亞閾值擺幅都隨著半導(dǎo)體層對氧的吸附、解吸附過程的變化而變化。實驗進(jìn)一步計算了陷阱密度的變化,分析了氧環(huán)境變化影響器件場效應(yīng)性能的內(nèi)在原因。此外,漏電流對不同氣氛環(huán)境中的依賴性,表明此雙極型半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管器件可應(yīng)用至氧傳感器中。(2)溶液法制備多孔PBIBDF-BT薄膜及其在化學(xué)傳感器中的應(yīng)用。將PBIBDF-BT聚合物半導(dǎo)體材料與高分子低聚物聚己二酸(1,4)丁二醇酯(PBA)按照一定比例共混后旋涂成膜,兩相之間會發(fā)生相分離,使用丙酮將PBA組分除去后,可獲得一種多孔結(jié)構(gòu)的PBIBDF-BT薄膜,且PBA組分的含量可以調(diào)控多孔膜的形貌�；诙嗫啄さ牡讝彭斀佑|的傳感器件表現(xiàn)出對NH3優(yōu)異的選擇性,且在10 ppm時靈敏度可高達(dá)800以上,響應(yīng)速度也在幾秒以內(nèi)。此外,器件的P型溝道和N型溝道的遷移率、閾值電壓、漏極電流等參數(shù)都隨著NH3濃度的變化而相應(yīng)變化。(3)制備了一種基于聚合物半導(dǎo)體PBIBDF-BT的光電晶體管。此器件展示出對入射光的空穴和電子載流子雙傳輸響應(yīng),且具有小于14 ms的光轉(zhuǎn)換速度。P型溝道的光電流開關(guān)比和光響應(yīng)度的值最大分別可達(dá)4552和108.43 mAW-1,N型溝道兩種參數(shù)最大可達(dá)1044和38.72 mAW-1。PBIBDF-BT薄膜表現(xiàn)出對紅光更明顯的選擇性,且IDS隨著光強(qiáng)的增加而增加。此外,通過控制旋涂轉(zhuǎn)速制備出不同遷移率的半導(dǎo)體薄膜器件,討論了遷移率對光電晶體管光響應(yīng)性能的影響。
[Abstract]:Polymer semiconductor materials are characterized by their diverse molecular design, light weight, mechanical flexibility, good compatibility with flexible substrates and processability of solution. Make polymer semiconductor based field effect transistors in electronic skin, electronic tongue, electronic nose. Optoelectronic transistors and other advanced electronic fields have a wide range of applications. In this paper, the preparation of poly (isoindigo) derivative PBIBDF-BT field effect transistors is studied. Electrical properties and sensing characteristics. The main contents and work are as follows:. An oxygen-sensitive PBIBDF-BT polymer thin film transistor was prepared. The electron mobility of the device prepared by solution method in vacuum is up to 1.80. Cm2V-1s-1. The device exhibits the double transport response behavior of holes and electron carriers under different oxygen conditions. The mobility, threshold voltage, switching ratio and sub-threshold swing of P-channel and N-channel vary with the adsorption of oxygen and the desorption process of semiconductor layer. The internal cause of the effect of oxygen environment on the field effect performance of the device is analyzed. In addition, the dependence of leakage current on the field effect in different atmosphere is analyzed. It shows that this bipolar semiconductor field effect transistor device can be applied to oxygen sensor. The preparation of porous PBIBDF-BT thin films by solution method and its application in chemical sensors. The PBIBDF-BT polymer semiconductor materials and polymer oligomer poly (adipate) 1 were prepared. 4) butanediol ester (PBA) was prepared by spin-coating film after blending with a certain proportion. Phase separation occurred between the two phases and the PBA component was removed by acetone. A porous PBIBDF-BT thin film can be obtained. And the content of PBA can control the morphology of the porous film. The sensor device based on the bottom gate top contact of the porous film shows excellent selectivity to NH3. In addition, the mobility and threshold voltage of P-channel and N-channel of the device can reach more than 800 at 10 ppm, and the response speed is within a few seconds. The drain current and other parameters change with the change of NH3 concentration. A kind of phototransistor based on polymer semiconductor PBIBDF-BT has been fabricated. This device shows the double transmission response to the incident light in both hole and electron carrier. The photocurrent switching ratio and the optical responsivity of the channel with the optical conversion speed of less than 14 Ms can reach 4552 mAW-1 and 108.43 mAW-1 respectively, and the photocurrent switching ratio and the optical responsivity of the channel are up to 4552 and 108.43 mAW-1, respectively. The maximum parameters of N-channel can reach 1044 and 38.72 mAW-1.PBIBDF-BT, which show a more obvious selectivity to red light. Moreover, the IDS increases with the increase of light intensity. In addition, different mobility semiconductor thin film devices are fabricated by controlling spin coating speed, and the effect of mobility on photoresponse performance of phototransistors is discussed.
【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;TN386

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本文編號：1477869