有機半導體作為有機分子,其結構中往往具有較多的活性位點或基團,這使其在基礎研究和應用研究方面都具有獨特的優(yōu)勢。在基礎研究方面,活性位點或基團使有機半導體結構多種多樣。但是由于合成過程易于控制,大多數(shù)高性能有機半導體都是基于對稱共軛結構,對不對稱共軛分子的研究卻相對滯后。這種情況同樣存在于蒽的衍生物中,其不對稱結構的衍生物的數(shù)量和性質(zhì)都遠不及對稱結構。通過對有機半導體中對稱結構和不對稱結構的對比研究,有助于理解載流子傳輸機理,指導高性能有機半導體的合成。在應用研究方面,有機半導體官能團多,導致與其它有機分子相互作用多,可應用于化學傳感器。基于OFETs的傳感器具有機械柔韌性,生物相容性,低溫溶液處理和質(zhì)量輕的優(yōu)點,使其成為實現(xiàn)實時實地檢測的理想選擇。有機磷農(nóng)藥過度使用對生態(tài)環(huán)境和人類健康構成了嚴重威脅。傳統(tǒng)的農(nóng)藥檢測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。然而,由于需要大型,昂貴的儀器以及復雜的樣品制備過程,因此無法實現(xiàn)快速、實時、高效的檢測�；谝陨媳尘�,本文以小分子有機半導體材料構建的有機場效應晶體管為基礎,進行了有機小分子半導體在基礎性能和應用兩個方面的研究,具體如下... 

【文章來源】：山東農(nóng)業(yè)大學山東省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

有機場效應晶體管的構型Fig.1Structureoftheorganicfield-effecttransistors

基于不對稱蒽類衍生物的OFETs及OFETs在農(nóng)藥檢測中的應用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度的電場，在電場下有機半導體中感應出相應的載流子（電子或者空穴）并且載流子向半導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，載流子在有機半導體中定向流動形成電流ISD，導電溝道開啟，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半導體中感應出的載流子數(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，這個過程就近似于增大或減小柵極電壓來調(diào)節(jié)導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)場效應遷移率、閾值電壓、電流開關比和亞閾值斜率是評價有機場效應晶體管性能的幾個基本參數(shù)(Horowitz,1998)。場效應遷移率（）是指單位電場下載流子在有機半導體中的遷移速度，其決定了器件的開關速度。器件飽和區(qū)的遷移率的計算公式為：=2(√)2L和W分別為導電溝道的長和寬，Ci為絕緣層的電容。遷移率的大小直接影響

山東農(nóng)業(yè)大學碩士學位論文9體檢測，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的結構示意圖和(b)基于單晶和薄膜的OFETs傳感器靈敏度對比。Fig.3(a)SchematicillustrationofOFETsand(b)SensitivitycomparisonofOFETssensorbasedonsinglecrystalandthinfilm.SeohyunMun等人(Munetal.,2017)報道了一種高靈敏度的OFETs氨氣傳感器（圖3），其檢測范圍為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半導體層，單晶P3HT納米線OFET的電學特性（場效應遷移率，開關比）比P3HT薄膜OFETs的高大約2個數(shù)量級。P3HT納米線OFET對氨具有極好的靈敏度，在25ppm氨氣氛圍下其響應度比P3HT薄膜OFET高約3倍。當相對濕度從45%變?yōu)?00%時，OFETs氨氣傳感器保持了良好的穩(wěn)定性。他們認為P3HT納米線OFET對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和回復速度，檢測限為20ppb。通過對有機薄膜的形貌和電學性能的綜合分析發(fā)現(xiàn)基于較薄的半導體層的器件具有更好的傳感性能。對傳感器的檢測機理進行了詳細研究表明超高檢測性能與薄膜的電荷輸運能力有很大關系，有效的電荷輸運和低初始載流子濃度是有機半導體氣體傳

【參考文獻】：
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)
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本文編號：3460342