弱外延生长并五苯和萘二酰亚胺薄膜

发布时间：2020-06-07 15:34

【摘要】：有机半导体材料的种类丰富、电学性质优异,可制备多种类型的功能器件;其与弹性基板的高相容性,可实现柔性器件的制备;并且加工温度低、易于大面积加工,使其成为制备高能电子器件的重要材料体系。近十几年来,随着对有机半导体材料的研究不断深入,以其为有源材料制备的器件性能得到了大幅度提高,已经超越了非晶硅水平,并且在商业应用上具有巨大的发展前景。论文的主体工作分为两个部分:研究并五苯薄膜的生长形态与器件性能之间关系,以及对有机萘二酰亚胺类衍生物结晶薄膜的制备。在有机半导体材料中,并五苯Pentacene是具有较高晶体管性能的p型小分子材料,其单晶晶体管的迁移率最优可达到58 cm~2/Vs,其薄膜晶体管OTFTs的迁移率约0.038cm~2/Vs,与单晶器件存在很大的差距。Pentacene直接在SiO_2上生长,前两个分子层是以层状方式生长为薄膜相,从第三层开始薄膜呈岛状方式生长并表现为体相。从薄膜相到体相的转变存在一个临界厚度,这个临界厚度会随着薄膜制备条件不同而发生改变。为了使多层的Pentacene薄膜呈层状生长,来获得多层大尺寸连续的薄膜,提高Pentacene薄膜晶体管的器件性能。利用弱外延生长技术,引入六联苯p-6P、联噻吩BP2T和菲BPPh的棒状分子作为诱导层。由于有机薄膜的生长过程是热力学和动力学相互竞争结果,以单分子层1ML和双分子层2ML的诱导层薄膜为基底,制备出大尺寸连续的Pentacene薄膜,并制成薄膜晶体管。利用诱导层为单层双层的p-6P薄膜通过弱外延方法获得了前几个分子层近似层状生长的大尺寸Pentacene薄膜,此外,p-6P/Pentacene薄膜晶体管也表现出较高空穴迁移率。从大规模实际生产的角度出发,n型有机半导体材料对双极性晶体管和互补电路等都有极其重要作用。目前大多数有机半导体材料多为p型,n型材料较少,使得有机薄膜晶体管的类型过于单一,n型的迁移率也比较低、器件性能较差。所以,实验上选取具有较高的稳定性、良好的光电性质、分子具有较大的π-π共轭体系的n型小分子材料萘二酰亚胺类衍生物(DCyNTDA、DPNTDA、NTDA-C6H13)为研究对象,引入p-6P、BP2T等作为外延诱导层,提高基底温度使得分子间作用力强于分子与衬底之间的作用力,从而实现分子直立生长;同时通过诱导层分子的晶格匹配等效应实现萘二酰亚胺类衍生物薄膜的高有序排列,使得萘苷类分子之间的π-π交叠方向平行于薄膜平面,有利于提高晶体管的载流子在薄膜内的电输运。利用弱外延生长制备DCyNTDA薄膜、DPNTDA薄膜、NTDA-C6H13薄膜,在前几个分子层有序层状生长,薄膜质量较好。其中,BP2T/DCyNTDA薄膜晶体管表现出较高电子迁移率。因此,制备多层的大尺寸、平整连续的薄膜对提高空穴型(p型)OTFTs的性能和探索n型的萘苷类薄膜形貌结构及开发其电子型(n型)OTFTs的器件性能的研究具有重要的意义。
【图文】：

n型有机小分子半导体材料

p型有机小分子半导体材料
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2

【参考文献】

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本文编号：2701629