有機(jī)半導(dǎo)體作為有機(jī)分子,其結(jié)構(gòu)中往往具有較多的活性位點(diǎn)或基團(tuán),這使其在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究方面都具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在基礎(chǔ)研究方面,活性位點(diǎn)或基團(tuán)使有機(jī)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)多種多樣。但是由于合成過程易于控制,大多數(shù)高性能有機(jī)半導(dǎo)體都是基于對(duì)稱共軛結(jié)構(gòu),對(duì)不對(duì)稱共軛分子的研究卻相對(duì)滯后。這種情況同樣存在于蒽的衍生物中,其不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的衍生物的數(shù)量和性質(zhì)都遠(yuǎn)不及對(duì)稱結(jié)構(gòu)。通過對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體中對(duì)稱結(jié)構(gòu)和不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的對(duì)比研究,有助于理解載流子傳輸機(jī)理,指導(dǎo)高性能有機(jī)半導(dǎo)體的合成。在應(yīng)用研究方面,有機(jī)半導(dǎo)體官能團(tuán)多,導(dǎo)致與其它有機(jī)分子相互作用多,可應(yīng)用于化學(xué)傳感器�；贠FETs的傳感器具有機(jī)械柔韌性,生物相容性,低溫溶液處理和質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn),使其成為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)實(shí)地檢測(cè)的理想選擇。有機(jī)磷農(nóng)藥過度使用對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。傳統(tǒng)的農(nóng)藥檢測(cè)方法主要基于具有較高的靈敏度和選擇性的色譜和質(zhì)譜技術(shù)。然而,由于需要大型,昂貴的儀器以及復(fù)雜的樣品制備過程,因此無法實(shí)現(xiàn)快速、實(shí)時(shí)、高效的檢測(cè)�；谝陨媳尘�,本文以小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料構(gòu)建的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管為基礎(chǔ),進(jìn)行了有機(jī)小分子半導(dǎo)體在基礎(chǔ)性能和應(yīng)用兩個(gè)方面的研究,具體如下... 

【文章來源】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)型Fig.1Structureoftheorganicfield-effecttransistors

基于不對(duì)稱蒽類衍生物的OFETs及OFETs在農(nóng)藥檢測(cè)中的應(yīng)用41.1.2OFETs的工作原理和基本參數(shù)1.1.2.1工作原理向柵極加上一定的柵極電壓VG后在周圍形成一定強(qiáng)度的電場(chǎng)，在電場(chǎng)下有機(jī)半導(dǎo)體中感應(yīng)出相應(yīng)的載流子（電子或者空穴）并且載流子向半導(dǎo)體和絕緣層接觸的界面聚集。在源漏電極加上一定的電壓后，載流子在有機(jī)半導(dǎo)體中定向流動(dòng)形成電流ISD，導(dǎo)電溝道開啟，器件開始工作。通過調(diào)節(jié)柵極電壓的大小可以控制有機(jī)半導(dǎo)體中感應(yīng)出的載流子數(shù)量，從而影響溝道中載流子密度，調(diào)節(jié)電流大校這種工作特點(diǎn)就類似水路管道中的閥門，擰松和擰緊閥門可以控制管道中水流的大小，這個(gè)過程就近似于增大或減小柵極電壓來調(diào)節(jié)導(dǎo)電溝道中的電流大校圖2(a)OFETs中的載流子傳輸和(b)閥門。Fig.2(a)CarriertransportinOFETsand(b)valves.1.1.2.2基本參數(shù)場(chǎng)效應(yīng)遷移率、閾值電壓、電流開關(guān)比和亞閾值斜率是評(píng)價(jià)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能的幾個(gè)基本參數(shù)(Horowitz,1998)。場(chǎng)效應(yīng)遷移率（）是指單位電場(chǎng)下載流子在有機(jī)半導(dǎo)體中的遷移速度，其決定了器件的開關(guān)速度。器件飽和區(qū)的遷移率的計(jì)算公式為：=2(√)2L和W分別為導(dǎo)電溝道的長(zhǎng)和寬，Ci為絕緣層的電容。遷移率的大小直接影響

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文9體檢測(cè)，例如氨氣、二氧化硫、二氧化氮等，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的傳感能力(Lietal.,2020;Pengetal.,2017)。圖3(a)OFETs的結(jié)構(gòu)示意圖和(b)基于單晶和薄膜的OFETs傳感器靈敏度對(duì)比。Fig.3(a)SchematicillustrationofOFETsand(b)SensitivitycomparisonofOFETssensorbasedonsinglecrystalandthinfilm.SeohyunMun等人(Munetal.,2017)報(bào)道了一種高靈敏度的OFETs氨氣傳感器（圖3），其檢測(cè)范圍為0.01ppm至25ppm。該傳感器是利用聚（3-己基噻吩）（P3HT）的單晶納米線陣列作為有機(jī)半導(dǎo)體層，單晶P3HT納米線OFET的電學(xué)特性（場(chǎng)效應(yīng)遷移率，開關(guān)比）比P3HT薄膜OFETs的高大約2個(gè)數(shù)量級(jí)。P3HT納米線OFET對(duì)氨具有極好的靈敏度，在25ppm氨氣氛圍下其響應(yīng)度比P3HT薄膜OFET高約3倍。當(dāng)相對(duì)濕度從45%變?yōu)?00%時(shí)，OFETs氨氣傳感器保持了良好的穩(wěn)定性。他們認(rèn)為P3HT納米線OFET對(duì)氨氣的高靈敏度是由于使用的P3HT單晶納米線的具有高的體表面積，與氨氣的接觸面積大。Chi等(Wangetal.,2017)報(bào)道了一種超靈敏的基于6,13-二（三異丙基硅基）并五苯（TIPS-petacene）的OFETs二氧化氮傳感器（圖4）。傳感器的靈敏度超過1000%/ppm，并且具有快速的響應(yīng)和回復(fù)速度，檢測(cè)限為20ppb。通過對(duì)有機(jī)薄膜的形貌和電學(xué)性能的綜合分析發(fā)現(xiàn)基于較薄的半導(dǎo)體層的器件具有更好的傳感性能。對(duì)傳感器的檢測(cè)機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)研究表明超高檢測(cè)性能與薄膜的電荷輸運(yùn)能力有很大關(guān)系，有效的電荷輸運(yùn)和低初始載流子濃度是有機(jī)半導(dǎo)體氣體傳

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Monolayer organic field-effect transistors[J]. Jie Liu,Lang Jiang,Wenping Hu,Yunqi Liu,Daoben Zhu.  Science China（Chemistry）. 2019(03)
[2]A new asymmetric anthracene derivative with high mobility[J]. Xixia Yu,Lei Zheng,Jinfeng Li,Lu Wang,Jiangli Han,Huayi Chen,Xiaotao Zhang,Wenping Hu.  Science China（Chemistry）. 2019(02)



本文編號(hào)：3460342