本文關(guān)鍵詞：小分子近紅外光敏有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管研究　出處：《蘭州大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：近紅外光探測(cè)器在光纖通信、生物醫(yī)療及成像等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用,它能將近紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。憑借有機(jī)半導(dǎo)體材料良好的光吸收、柔性、易加工等優(yōu)點(diǎn),有機(jī)近紅外光探測(cè)器得到了迅速的發(fā)展。對(duì)有機(jī)近紅外光探測(cè)器的研究主要集中在有機(jī)近紅外光敏二極管(Near-Infrared Organic Photodiode,NIROPD),而近紅外光敏有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Near-Infrared Photosensitive Organic Field-effect Transistor,NIR-PhOFET)很少有報(bào)道。相對(duì)于NIR-OPD,NIR-PhOFET具有更高的光響應(yīng)度和更低的噪聲。因此,NIR-PhOFET更適合作為有機(jī)近紅外光探測(cè)器。本文先研究了酞菁鉛單層NIR-PhOFET的光敏性能,通過(guò)襯底加熱和界面誘導(dǎo)提高了單層器件的光敏性能,然后設(shè)計(jì)制備了基于平面異質(zhì)結(jié)的NIRPhOFET,進(jìn)一步提高了器件的光敏性能。首先,在室溫下制備了基于酞菁鉛單層的NIR-PhOFET,其光響應(yīng)度僅為0.08 mA/W。為了提高單層器件的光敏性能,制備了不同襯底溫度下OTS(十八烷基三氯硅烷)處理和未處理的酞菁鉛單層NIR-PhOFET,研究了襯底溫度對(duì)器件光敏性能的影響。研究表明襯底加熱提高了酞菁鉛單層器件的光敏性能。這是因?yàn)橐r底加熱提高了酞菁鉛薄膜中三斜相的結(jié)晶度及含量,從而提高了薄膜的近紅外光吸收效率和載流子遷移率,由此提高了器件的光敏性能。實(shí)驗(yàn)表明,未經(jīng)OTS處理器件的最優(yōu)襯底溫度約為140°C,對(duì)應(yīng)的器件的光響應(yīng)度為4.9 mA/W;經(jīng)OTS處理器件的最優(yōu)襯底約為100°C,對(duì)應(yīng)的光響應(yīng)度為12.0 mA/W。其次,制備了具有酞菁銅或并五苯誘導(dǎo)層的酞菁鉛單層NIR-PhOFET,研究了誘導(dǎo)層厚度與器件光敏性能之間的關(guān)系。研究表明通過(guò)界面誘導(dǎo)提高了酞菁鉛單層器件的光敏性能,這是因?yàn)椴迦虢缑嬲T導(dǎo)層提高了酞菁鉛薄膜中三斜相的結(jié)晶度及含量,從而提高了薄膜的近紅外光吸收效率及載流子遷移率。研究還表明誘導(dǎo)層厚度接近單分子層厚度的器件表現(xiàn)出最佳的光敏性能。因?yàn)楹穸冉咏鼏畏肿訉拥恼T導(dǎo)層具有最少的晶格位錯(cuò)和最高的分子有序性,因此表現(xiàn)出最好的界面誘導(dǎo)效果。結(jié)果表明,酞菁銅誘導(dǎo)層的最優(yōu)厚度約為2.5 nm,對(duì)應(yīng)的器件的光響應(yīng)度為2.3 A/W;而并五苯誘導(dǎo)層的最優(yōu)厚度約為2 nm,對(duì)應(yīng)的光響應(yīng)度達(dá)到24A/W。最后,設(shè)計(jì)制備了不同的平面異質(zhì)結(jié)NIR-PhOFET,并詳細(xì)研究了器件的光敏性能。結(jié)果表明,相對(duì)于酞菁鉛單層NIR-PhOFET,基于并五苯/PbPc、C_(60)/PbPc及并五苯/PbPc/C_(60)平面異質(zhì)結(jié)的器件獲得了更高的光響應(yīng)度,其中基于并五苯/PbPc/C_(60)平面異質(zhì)器件的光響應(yīng)度達(dá)到30 A/W,超過(guò)了某些硅基近紅外光電晶體管。這是因?yàn)槠矫娈愘|(zhì)結(jié)的使用顯著地提高了器件的遷移率和(或)激子離解效率。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN386

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本文編號(hào)：1320296