本文選題：有機薄膜晶體管 + 表面能　； 參考：《合肥工業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：噴墨打印的方法由于工藝簡單、成本低廉且能精確圖案化等優(yōu)點而備受關注。對于溶液法而言,通過工藝改進對溶液法制備的有機半導體材料的生長進行取向控制能提高制備的有機薄膜晶體管(OTFT)的性能。在眾多的取向控制原理中,對表面能進行調(diào)節(jié)可以有效控制噴墨打印溶液的干燥行為,為底接觸OTFTs的噴墨打印制備提供了新的改進思路。本文的主要研究為設計和構(gòu)建了不同材料的不對稱電極(擁有不同的表面能),對噴墨打印溶液進行誘導形成取向生長結(jié)晶,優(yōu)化有機薄膜晶體管的性能。在此框架下,我們研究了具體的制備參數(shù)與方法,及其對不對稱電極誘導作用的影響與微觀動力學機制。主要內(nèi)容如下:(1)制備了底接觸金-銀不對稱電極器件,研究了半導體墨水在此結(jié)構(gòu)器件溝道處的干燥過程及內(nèi)部溶液的流動過程。半導體溶液墨水在不同材料襯底上表現(xiàn)出的不同接觸角將打破液體/空氣界面處的表面張力與表面能的總體平衡。溶液內(nèi)部的表面張力存在梯度,在不對稱的馬蘭戈尼流的作用下使得溶液從接觸角較大的一側(cè)后退,形成橫跨溝道生長結(jié)晶,提升了溝道處的電荷傳輸性能。對實驗條件如襯底溫度、溝道長度、噴墨打印點間距等進行了系統(tǒng)的研究,分析了其對于薄膜形貌和器件性能的影響。對OTFT器件的接觸電阻與體電阻進行了系統(tǒng)的分析,明確了控制結(jié)晶生長過程工作的意義。在最優(yōu)條件下制備的OTFTs在遷移率上相對于原始器件有了近2.5倍的提升。同時多器件制備的均勻性也因為薄膜的受控生長而得到了提升。(2)采用化學氣相沉積(CVD)法制備石墨烯薄膜。對石墨烯生長過程的工藝與參數(shù)進行了研究,通過對薄膜形貌與電學性能的表征,確定了較優(yōu)的CH4氣流量為20 sccm,H2氣流量為20 sccm。通過拉曼光譜證明了在最優(yōu)條件下制備的薄膜為高質(zhì)量的單層石墨烯薄膜,可以用作器件電極材料。探究了不同的轉(zhuǎn)移與圖案化石墨烯電極的方法,通過形貌表征分析各方法的利弊,明確了采用先轉(zhuǎn)移后刻蝕的方法制備底接觸金-石墨烯不對稱電極器件。使用噴墨打印法制備器件有源層,半導體墨水在不對稱襯底的誘導作用下形成橫跨溝道生長的結(jié)晶。在石墨烯與半導體材料能級不匹配的情況下,器件結(jié)晶形貌的優(yōu)化仍然使得遷移率相對原始器件有了 2倍的提升。本論文提出的具有誘導取向作用的器件結(jié)構(gòu)與其他提升OTFTs性能的方法在原理上有較好的兼容性,進一步研究可以嘗試將不對稱結(jié)構(gòu)與其他方法相結(jié)合。
[Abstract]:Ink jet printing has attracted much attention due to its advantages of simple process, low cost and accurate patterning. For solution, the orientation control of organic semiconductor materials prepared by solution method can improve the performance of organic thin film transistors (OTFT) prepared by solution method. The adjustment of surface energy can effectively control the drying behavior of ink-jet printing solutions and provide a new way to improve the ink-jet printing of the bottom contact OTFTs. The main research of this paper is to design and construct the asymmetric electrodes of different materials (with different surface energy), and to induce the ink-jet printing solution to form the orientation growth crystallization. The properties of organic thin film transistors are studied. Under this framework, we have studied the specific preparation parameters and methods, and their effects on the induction of asymmetric electrodes and the mechanism of microdynamics. The main contents are as follows: (1) the asymmetric electrode devices with bottom contact gold and silver are prepared, and the drying of semiconductor ink in the channel of this structure is studied. The different contact angles displayed on the substrate of the semiconductor solution ink will break the overall balance between the surface tension and the surface tension at the liquid / air interface. The surface tension in the solution exists in a gradient, which makes the solution from a larger contact angle under the action of the asymmetric Ma Nago flow. The growth crystallization of the channel across the channel is formed and the charge transmission performance at the channel is enhanced. The experimental conditions such as the substrate temperature, channel length, and the distance between the ink-jet printing point are systematically studied. The influence on the film morphology and device performance is analyzed. The contact resistance and the body resistance of the OTFT device are systematically analyzed. The significance of controlling the crystallization of the growth process is true. The OTFTs prepared under the optimal conditions has a nearly 2.5 times higher mobility than the original device. At the same time, the uniformity of the multi device is also promoted by the controlled growth of the film. (2) the graphene film is prepared by chemical vapor deposition (CVD). The process and parameters of the process are studied. Through the characterization of the morphology and electrical properties of the film, the better CH4 gas flow rate is 20 SCCM and the H2 gas flow rate is 20 sccm.. The thin film prepared under the optimal condition is proved to be a high quality monolayer graphene film, which can be used as the device electrode material. The advantages and disadvantages of each method are characterized by the method of characterizing the graphene electrode with the pattern, and the asymmetric electrode device of the bottom contact gold graphene is prepared by the method of first transfer and etching. The active layer of the device is prepared by the ink-jet printing method. The semiconductor ink is induced by the asymmetric substrate to form the crystallization across the channel. In the case of the mismatch between the energy level of the graphene and the semiconductor material, the optimization of the crystal morphology of the device still makes the mobility of the device 2 times higher than that of the original device. The device structure with inducible orientation in this paper has a good compatibility with other methods for improving the performance of the OTFTs. Further research can be tried. Unsymmetrical structure is combined with other methods.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN304.5;TN321.5

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;科學家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

2 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進展[J];電子元件與材料;2009年10期

3 ;石墨烯納米帶制備研究獲新進展[J];電子元件與材料;2011年07期

4 張文毓;全識俊;;石墨烯應用研究進展[J];傳感器世界;2011年05期

5 沈熙磊;;科學家用石墨烯成功制備出石墨烷[J];半導體信息;2011年05期

6 沈熙磊;;美國研發(fā)新技術可人工合成高質(zhì)量石墨烯[J];半導體信息;2011年06期

7 吳琪樂;;英科學家首次將石墨烯變?yōu)榻^緣體[J];半導體信息;2011年06期

8 鄭冬冬;;多國確定人工制造石墨烯指南[J];半導體信息;2012年04期

9 ;英研究顯示“神奇材料”石墨烯可自我修復[J];電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗;2012年05期

10 康越;楚增勇;張東玖;張朝陽;;石墨烯衍生材料在憶阻器中的應用[J];材料導報;2013年07期

相關會議論文 前10條

1 成會明;;石墨烯的制備與應用探索[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國化學會第27屆學術年會第04分會場摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術與應用研究的最新進展[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第3分冊）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第7分冊）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學最新進展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學與表面工程學術會議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實;;樹枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機石墨烯材料:計算與實驗的結(jié)合[A];中國化學會第28屆學術年會第4分會場摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學修飾及尺寸效應研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

相關重要報紙文章 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進展[N];中國化工報;2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日報;2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報記者 李好宇 張們捷(實習) 特約記者 李季;石墨烯未來應用的十大猜想[N];電腦報;2010年

5 證券時報記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時報;2010年

6 本報特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎[N];計算機世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日報;2010年

8 本報記者 紀愛玲;石墨烯：市場未啟 炒作先行[N];中國高新技術產(chǎn)業(yè)導報;2011年

9 周科競;再說石墨烯的是與非[N];北京商報;2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日報;2011年

相關博士學位論文 前10條

1 陳雄;高性能有機薄膜晶體管的研究及其應用[D];上海大學;2017年

2 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應[D];中國科學技術大學;2011年

3 羅大超;化學修飾石墨烯的分離與評價[D];北京化工大學;2011年

4 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學;2012年

5 王崇;石墨烯中缺陷修復機理的理論研究[D];吉林大學;2013年

6 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學應用研究[D];清華大學;2013年

7 姜麗麗;石墨烯及其復合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學;2015年

8 姚成立;多級結(jié)構(gòu)石墨烯/無機非金屬復合材料的仿生合成及機理研究[D];安徽大學;2015年

9 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學;2015年

10 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計算研究[D];武漢大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 呂申宸;基于非對稱結(jié)構(gòu)的有機半導體噴墨打印工藝及其取向機制研究[D];合肥工業(yè)大學;2017年

2 謝瑜;基于氧化石墨烯的阻變存儲器機理及其性能研究[D];東北師范大學;2017年

3 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動力學模擬研究[D];西安電子科技大學;2011年

4 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對電化學性能的影響[D];北京化工大學;2011年

5 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學;2011年

6 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學;2012年

7 金麗玲;功能化石墨烯的酶學效應研究[D];蘇州大學;2012年

8 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應的研究[D];華南理工大學;2012年

9 劉汝盟;石墨烯熱振動分析[D];南京航空航天大學;2012年

10 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學;2012年

，

本文編號：1935582