本文關(guān)鍵詞：PESE和F-NDI有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的結(jié)構(gòu)調(diào)控與構(gòu)效關(guān)系

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【摘要】：近幾年,有機(jī)場效應(yīng)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(yīng)用。而有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液加工、空氣穩(wěn)定、柔性等優(yōu)點(diǎn),更加使其成為近年來有機(jī)電子學(xué)領(lǐng)域所關(guān)注的研究熱點(diǎn)。迄今為止,有機(jī)單晶場效應(yīng)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(shí)際應(yīng)用。因此,有機(jī)半導(dǎo)體薄膜場效應(yīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于單晶場效應(yīng)晶體管。因此,大量的研究工作致力于改善薄膜內(nèi)的晶體結(jié)構(gòu)從而提高載流子遷移率。本論文通過表面誘導(dǎo)結(jié)晶成功實(shí)現(xiàn)了大面積、結(jié)構(gòu)有序PESE和F-NDI有機(jī)半導(dǎo)體薄膜制備,有序取向半導(dǎo)體的薄膜晶體管測試顯示了良好的場效應(yīng)性能,顯示出潛在的應(yīng)用價(jià)值。本論文的工作內(nèi)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(jié)構(gòu)的聚合物薄膜,對厚度約為30～50nm薄膜的結(jié)構(gòu)表征證明其具有分子鏈沿拉伸方向的高度取向,而結(jié)晶學(xué)a-和b-軸繞c-軸(分子鏈軸)任意旋轉(zhuǎn),即獲得了纖維取向的HDPE和PVDF薄膜。將其轉(zhuǎn)移到具有500 nm厚度Si02氧化層的硅片上,作為誘導(dǎo)PESE和F-NDI有序結(jié)晶的基質(zhì)用于后續(xù)工作中。對電容分析表明,將其應(yīng)用在場效應(yīng)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(dǎo)體材料,通過真空氣相沉積的方法,在不同基底溫度下實(shí)現(xiàn)了PESE在高取向的高分子薄膜表面外延生長,薄膜形貌結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)PESE在高取向HDPE薄膜上能發(fā)生附生結(jié)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(jié)構(gòu)的半導(dǎo)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(dá)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(gè)數(shù)量級。并且發(fā)現(xiàn)不同基底溫度下制備的薄膜形貌和晶體尺寸對場效應(yīng)性能影響較大,充分顯示了薄膜晶體管的活性層結(jié)構(gòu)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(dǎo)體材料,采用真空氣相沉積的方法,實(shí)現(xiàn)了其在高取向HDPE薄膜上的附生結(jié)晶。結(jié)構(gòu)分析表明制備的大面積半導(dǎo)體薄膜內(nèi)晶體排列有序。基于這種有序半導(dǎo)體薄膜的場效應(yīng)晶體管表現(xiàn)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(dá)0.2cm2V-1s-1,器件性能達(dá)到單晶器件的量級,且表現(xiàn)出優(yōu)異的各向異性,各向異性比約為14。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.5;TN386

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：1257918