有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)由于其具有質(zhì)輕價(jià)廉、可溶液加工、大面積制備及柔性等突出的特點(diǎn)在射頻識(shí)別標(biāo)簽、電子紙及柔性顯示等有機(jī)電子領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。設(shè)計(jì)合成綜合性能優(yōu)異的有機(jī)半導(dǎo)體材料、晶體管器件中有機(jī)半導(dǎo)體材料載流子傳輸機(jī)理及相應(yīng)的構(gòu)-性關(guān)系是目前有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管研究領(lǐng)域的兩個(gè)重大科學(xué)難題�；诟咝阅苡袡C(jī)半導(dǎo)體材料比較匱乏的研究現(xiàn)狀以及載流子傳輸機(jī)制尚不明確等嚴(yán)峻挑戰(zhàn),本論文設(shè)計(jì)合成了一系列稠環(huán)有機(jī)小分子以及異靛藍(lán)基聚合物并深入研究了其物化性質(zhì)及OFET器件性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.設(shè)計(jì)合成了D-A型五元稠雜環(huán)小分子IC-DDTPTI和IDC-DDTPTI,詳細(xì)研究了不同程度拉電子能力受體單元(A)對(duì)材料的紫外-可見(jiàn)吸收光譜、電化學(xué)以及OFET器件性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:以IC-DDTPTI為半導(dǎo)體材料的晶體管器件表現(xiàn)為均衡的雙極性:最高電子遷移率為0.40 cm~2V~(-1)s~(-1)、最大空穴遷移率為0.18 cm~2V~(-1)s~(-1);而含有更強(qiáng)拉電子能力受體單元IDC的有機(jī)半導(dǎo)體材料IDC-DDTPTI,其具有更低的LUMO能級(jí)(–4.0 eV),相應(yīng)地晶體管器件則表現(xiàn)為單極性的n-型電荷傳輸特性,并且該分子具有非常好的溶解性!這將為設(shè)計(jì)合成D-A型高性能有機(jī)半導(dǎo)體分子提供新型受體單元,推動(dòng)新型D-A結(jié)構(gòu)高性能半導(dǎo)體材料在OFET領(lǐng)域的快速發(fā)展;2.設(shè)計(jì)合成了基于異靛藍(lán)結(jié)構(gòu)的A_1-D-A_2-D型共軛聚合物PIIDDTBT和PIIDDTffBT,詳細(xì)研究了氟原子取代基對(duì)聚合物的紫外-可見(jiàn)吸收光譜、電化學(xué)以及OFET器件性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于不含氟原子取代基的共軛聚合物PIIDDTBT的晶體管器件表現(xiàn)為雙極性傳輸(電子/空穴遷移率分別為10~(-2)/10~(-3)cm~2V~(-1)s~(-1));引入氟原子取代基進(jìn)一步降低了化合物PIIDDTffBT的能級(jí),并且在聚合物共軛骨架上形成F…S構(gòu)象鎖,使得聚合物分子排列更加有序規(guī)整,因此其相應(yīng)的晶體管器件表現(xiàn)出性能優(yōu)異地均衡雙極性傳輸(最高空穴/電子遷移率均超過(guò)0.1 cm~2V~(-1)s~(-1))!該工作也進(jìn)一步證實(shí)了氟原子取代基的引入對(duì)基于異靛藍(lán)聚合物的載流子傳輸特性產(chǎn)生了非常重要的影響;3.設(shè)計(jì)合成了基于聯(lián)噻吩并吡咯結(jié)構(gòu)的八元稠環(huán)醌式分子Q2P3TT,通過(guò)紫外-可見(jiàn)吸收光譜、紅外光譜、拉曼光譜、核磁共振譜、質(zhì)譜、EPR、SQUID、DFT理論計(jì)算等一系列表征手段證實(shí)該分子具有典型的雙自由基特性!4.通過(guò)在反式二苯乙烯骨架上引入給電子基團(tuán)甲硫基并改變鹵素取代基的類(lèi)型以及位置設(shè)計(jì)合成了五個(gè)化合物Br-DPE、Br-BMTPE、Cl-BMTPE、I-BMTPE、Br*-BMTPE,并對(duì)該系列化合物的紫外-可見(jiàn)吸收光譜、熒光發(fā)射光譜、單晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,系統(tǒng)研究了給電子基團(tuán)、鹵素取代基類(lèi)型及位置對(duì)聚集態(tài)中鹵鹵相互作用的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:化合物Br-BMTPE、Cl-BMTPE、I-BMTPE形成了強(qiáng)的鹵素–鹵素相互作用,化合物Br-DPE、Br*-BMTPE中不存在鹵素–鹵素相互作用,進(jìn)一步證實(shí)了給電子基團(tuán)和鹵素取代基類(lèi)型及位置對(duì)鹵素–鹵素相互作用的形成至關(guān)重要;另外,形成鹵素–鹵素相互作用的化合物Br-BMTPE、Cl-BMTPE具有強(qiáng)的π-π相互作用,但依然表現(xiàn)出很強(qiáng)的熒光特性,這為設(shè)計(jì)合成兼有導(dǎo)電和發(fā)光特性的功能性材料提供了新思路。
【學(xué)位單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TN386;O631
【部分圖文】：

圖 1-1 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的應(yīng)用領(lǐng)域本論文主要研究工作就是緊密?chē)@著有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管展開(kāi)的，設(shè)計(jì)合成了一系列新型的有機(jī)半導(dǎo)體材料并對(duì)其基本的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征，進(jìn)一步探討了分子結(jié)構(gòu)與器件性能之間的關(guān)系。下面本論文將簡(jiǎn)要介紹一下有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶

圖 1-2 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的四種基本結(jié)構(gòu)緣層和源漏電極之間形成類(lèi)似于“夾心”結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致有機(jī)半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)和性能不同，并且其接觸電阻也相對(duì)較大，因此會(huì)對(duì)晶體管的性能產(chǎn)生很大的影響[17-18]。綜合以上論述，頂接觸結(jié)構(gòu)器件的性能一般會(huì)優(yōu)于底接觸結(jié)構(gòu)器件性

圖 1-3 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本原理圖1.5 衡量有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能的主要參數(shù)衡量有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能的主要參數(shù)有：遷移率（μ）、開(kāi)關(guān)比（Ion/Ioff）、
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本文編號(hào)：2864685