本文關鍵詞：PESE和F-NDI有機半導體薄膜的結構調控與構效關系

  更多相關文章： 有機半導體 附生結晶 取向 有機薄膜場效應晶體管

【摘要】：近幾年,有機場效應晶體管正在高速發(fā)展,能夠滿足從電子元件到集成電路的各種電子應用。而有機半導體材料的溶液加工、空氣穩(wěn)定、柔性等優(yōu)點,更加使其成為近年來有機電子學領域所關注的研究熱點。迄今為止,有機單晶場效應晶體管的研究取得了非常顯著的成績,然而苛刻的制備條件、微納米級尺寸和晶體的脆性都限制了其實際應用。因此,有機半導體薄膜場效應晶體管的研究就顯得尤為重要。一般情況下,薄膜晶體管由于晶界和無序的影響,其載流子遷移率遠遠低于單晶場效應晶體管。因此,大量的研究工作致力于改善薄膜內的晶體結構從而提高載流子遷移率。本論文通過表面誘導結晶成功實現了大面積、結構有序PESE和F-NDI有機半導體薄膜制備,有序取向半導體的薄膜晶體管測試顯示了良好的場效應性能,顯示出潛在的應用價值。本論文的工作內容主要包括：1.選擇了兩種高分子材料(HDPE和PVDF),通過熔體拉伸的方法,制備出大面積具有高度取向結構的聚合物薄膜,對厚度約為30～50nm薄膜的結構表征證明其具有分子鏈沿拉伸方向的高度取向,而結晶學a-和b-軸繞c-軸(分子鏈軸)任意旋轉,即獲得了纖維取向的HDPE和PVDF薄膜。將其轉移到具有500 nm厚度Si02氧化層的硅片上,作為誘導PESE和F-NDI有序結晶的基質用于后續(xù)工作中。對電容分析表明,將其應用在場效應晶體管中可以作為一種良好的介電材料。2.選取傒并硒吩(PESE)——P型半導體材料,通過真空氣相沉積的方法,在不同基底溫度下實現了PESE在高取向的高分子薄膜表面外延生長,薄膜形貌結構觀察發(fā)現PESE在高取向HDPE薄膜上能發(fā)生附生結晶,形成有序的晶體陣列；其晶體的生長方向與晶體尺寸,隨著基底溫度的改變發(fā)生較大的變化�；诓煌练e溫度,制得的具有取向有序結構的半導體薄膜晶體管,沿平行于HDPE薄膜拉伸方向的空穴遷移率最高可達0.047cm2V-1s-1,比OTS修飾SiO2/Si基底上的PESE薄膜晶體管器件的遷移率(5.76×10-4cm2V-1s-1提高了近兩個數量級。并且發(fā)現不同基底溫度下制備的薄膜形貌和晶體尺寸對場效應性能影響較大,充分顯示了薄膜晶體管的活性層結構對器件性能的顯著影響。3.選取全氟烷基鏈取代的萘酰亞胺(F-NDI)——N型半導體材料,采用真空氣相沉積的方法,實現了其在高取向HDPE薄膜上的附生結晶。結構分析表明制備的大面積半導體薄膜內晶體排列有序�；谶@種有序半導體薄膜的場效應晶體管表現出了很高的電子遷移率,沿著聚合物取向基底拉伸方向的遷移率高達0.2cm2V-1s-1,器件性能達到單晶器件的量級,且表現出優(yōu)異的各向異性,各向異性比約為14。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.5;TN386

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前4條

1 劉爽;吳嘉柯;范聰成;薛國標;陳紅征;Huolin L.Xin;李寒瑩;;面向場效應晶體管大規(guī)模制備的有機單晶溶液生長（英文）[J];Science Bulletin;2015年12期

2 Xike Gao;Zheng Zhao;;High mobility organic semiconductors for field-effect transistors[J];Science China(Chemistry);2015年06期

3 Chun-zhu Yan;Lin Guo;常海波;閆壽科;;INDUCED CRYSTALLIZATION BEHAVIOR OF POLY(ETHYLENE ADIPATE) BY HIGHLY ORIENTED POLYETHYLENE[J];Chinese Journal of Polymer Science;2013年08期

4 Jiang Wu;Hai-xin Zhou;Qi Liu;閆壽科;;APPLICATION OF ELECTRON DIFFRACTION IN THE STRUCTURE CHARACTERIZATION OF POLYMER CRYSTALS[J];Chinese Journal of Polymer Science;2013年06期

，

本文編號：1257918