【摘要】：有機(jī)半導(dǎo)體材料以其獨(dú)特的光、電、磁特性,在新型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和有機(jī)光伏(OPV)等領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。因此,開(kāi)發(fā)新型的有機(jī)半導(dǎo)體材料已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本論文以吡啶噻二唑和異靛為受體單元,采用“等規(guī)雙受體策略”和“拓展π共軛骨架”的分子設(shè)計(jì)策略,開(kāi)發(fā)了兩類(lèi)新型的給體-受體(D-A)型有機(jī)半導(dǎo)體材料,并研究了材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,具體開(kāi)展了如下研究工作:1)吡啶噻二唑(PT)由于有高度的缺電子特征和良好的共平面性,已經(jīng)被廣泛地用于開(kāi)發(fā)高遷移率的p-型聚合物半導(dǎo)體材料。然而,PT-基雙極性聚合物半導(dǎo)體鮮見(jiàn)報(bào)道。因此,我們將兩個(gè)PT受體直接相連,設(shè)計(jì)并合成了一類(lèi)結(jié)構(gòu)等規(guī)的雙吡啶噻二唑受體(BPT),并用于開(kāi)發(fā)了第一個(gè)PT-基雙極性聚合物半導(dǎo)體材料(PBPTV)。同時(shí),我們系統(tǒng)地研究了該材料的熱穩(wěn)定性、溶解性、光物理性質(zhì)、能級(jí)結(jié)構(gòu)以及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:相比PT單元(LUMO =-3.13eV),BPT單元展現(xiàn)出更低的LUMO能級(jí)(-3.42 eV)和更強(qiáng)的電子親和力。因此,BPT單元顯著提高了 PBPTV的電子親和力,其HOMO/LUMO能級(jí)分別達(dá)-5.61和-3.66 eV。薄膜表面形貌和結(jié)晶性分析證實(shí):PBPTV薄膜展現(xiàn)出均一的表面形貌和緊密的層狀有序堆積,退火處理明顯改善了薄膜的連續(xù)性和結(jié)晶性。由于頂柵PMMA介電層良好的封裝效果,基于PBPTV退火薄膜構(gòu)造的頂柵底接觸型OFET件展現(xiàn)出空氣穩(wěn)定的雙極性載流子傳輸性能。在20%～40%的空氣濕度下,器件的最高空穴和電子遷移率分別達(dá)6.87和8.49 cm2V-1s-1。2)異靛(IDG)是一類(lèi)綜合性能優(yōu)異的有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體材料構(gòu)建單元,它具有缺電子能力強(qiáng)、骨架共軛良好以及結(jié)構(gòu)易于修飾等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)備受關(guān)注。本章節(jié)以IDG為母核,運(yùn)用“FeC13氧化關(guān)環(huán)反應(yīng)”,合成了一類(lèi)共軛骨架更大的D-A-D型四噻吩并異靛基半導(dǎo)體材料(TT-IDG,包括結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)的兩大類(lèi)TT-IDG衍生物),并探討了 IDG衍生物上的烷基取代基團(tuán)對(duì)FeC13分子內(nèi)氧化關(guān)環(huán)反應(yīng)的影響。關(guān)環(huán)反應(yīng)研究表明:當(dāng)取代基團(tuán)為正辛基、正十二烷基和溴取代時(shí),IDG衍生物的分子內(nèi)關(guān)環(huán)反應(yīng)能夠成功實(shí)現(xiàn),其產(chǎn)率高達(dá)72%以上;當(dāng)取代基團(tuán)變?yōu)楦痈浑姷恼閹�基時(shí),IDG衍生物發(fā)生分子間的偶聯(lián)聚合。此外,我們還研究了 TT-IDG衍生物的熱穩(wěn)定性、光物理性質(zhì)和電化學(xué)性能,結(jié)果表明:TT-IDG衍生物都具有良好的熱穩(wěn)定性(Tg375 ℃)、寬的吸收光譜范圍(300-700 nm)和空氣穩(wěn)定的HOMO能級(jí)值。
【圖文】：

湘潭大學(xué)碩士論文和漏極之間誘導(dǎo)產(chǎn)生導(dǎo)電溝道的最小電壓即得到閥值電壓。通常，高的遷高的開(kāi)關(guān)比和低的閾值電壓是開(kāi)發(fā)高性能、低能耗有機(jī)光電子器件的關(guān)鍵這三個(gè)性能參數(shù)可從場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)和輸出特性曲線(xiàn)獲得，１．２所示。在一定的源－漏電壓下，掃描柵極電壓、測(cè)試源－漏電流即可得到性曲線(xiàn)。在一定的柵極電壓下，掃描源－漏電壓、測(cè)試源－漏電流即可得到性曲線(xiàn)。有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能參數(shù)主要是從轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)獲得，當(dāng)器在飽和區(qū)，從轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)中通過(guò)１１／２對(duì)NB８作圖計(jì)算得到載流子遷移率。移特性曲線(xiàn)中電流最大值與電流最小值的比值即可獲得電流開(kāi)關(guān)比。逡逑器件工作在飽和區(qū)，柵極電壓與源－漏電流的關(guān)系為：逡逑ＩＤＳ＝（Ｗ／２Ｌ）ｐｓａｔＣ，（ＶＧ－ＶＴ）２逡逑其中，Ｉｄｓ為源－漏電流，Ｗ為溝道寬度，Ｌ為溝道長(zhǎng)度，ｎｓａｔ為有機(jī)場(chǎng)效管遷移率，Ｃ，為絕緣層單位面積的電容，，Ｖｃ為柵極電壓，ＶＴ為閥值電７０ｎ—＇￣１￣１￣￣二ｚｑ邋，０＜ｈ邋１逡逑

圖１．１７邋ＢＰＴ受體和聚合物ＰＢＰＴＶ的分子結(jié)構(gòu)逡逑
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN304

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6 白會(huì)濤;伍W

本文編號(hào)：2634675