生物蛋白的介观掺杂及其半导体性质研究

发布时间：2023-01-06 18:37

　　半导体器件是人类历史上运用最广泛、功能最强大的发明之一,它的出现对人类科技文明的影响不言而喻,本文从半导体功能材料的角度出发,针对利用生物蛋白介观掺杂不同的半导体材料以期获得具有独特电学性质的生物蛋白-半导体复合材料这一前瞻性思想,分别设计了三种不同体系复合材料的实验,研究了复合材料内部结构的相互影响,以及将复合材料作为FET有源层来研究其半导体性质。一、采用丝素蛋白（SF）与有机半导体聚合物聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）掺杂复合,通过XRD、FTIR光谱、Raman光谱、UV-Vis光谱等表征手段分析研究了丝素蛋白与PEDOT:PSS复合薄膜的结构变化。并制备了厚度均一,表面平整的薄膜作为有机场效应晶体管的有源层,并揭示了这种复合材料的场效应现象,得到了开关电流比为3、阈值电压20V、载流子迁移率7.9c cm2/（V · s）的半导体特性。二、选取丝素蛋白与氧化石墨烯（GO）二维材料掺杂复合,经过还原成功制备了 SF-Graphene（SF-G）复合材料。通过红外光谱和拉曼光谱研究了该复合材料的结构情况,发现氧化石墨烯的掺杂有利于SF的二级结构由无规卷曲... 

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 半导体材料
        1.2.1 无机半导体
        1.2.2 有机半导体
        1.2.3 二维材料
    1.3 生物蛋白材料
        1.3.1 丝素蛋白
        1.3.2 羊毛角蛋白
    1.4 生物蛋白半导体复合材料
    1.5 生物蛋白半导体电子器件
    1.6 本课题的研究内容及意义
第二章 实验部分
    2.1 实验原料及仪器设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验设备及器材
    2.2 实验步骤
        2.2.1 丝素蛋白-PEDOT:PSS(SF-P)复合材料制备场效应晶体管有源层
        2.2.2 丝素蛋白-石墨烯复合材料制备场效应晶体管有源层
        2.2.3 羊毛角蛋白液相剥离二硫化钼制备复合材料及其半导体特性分析
    2.3 表征方法与测试
        2.3.1 紫外可见光光谱分析
        2.3.2 热重分析
        2.3.3 Raman光谱分析
        2.3.4 FTIR光谱分析
        2.3.5 Zeta电位与粒径分析
        2.3.6 扫描电子显微镜分析
        2.3.7 X射线光电子能谱分析
        2.3.8 原子力显微镜分析
        2.3.9 X射线衍射分析
        2.3.10 半导体特性分析
第三章 PEDOT:PSS掺杂丝素蛋白复合薄膜的半导体性能研究
    3.1 引言
    3.2 有机场效应晶体(OFET)管基本原理
        3.2.1 OFET器件结构和工作原理
        3.2.2 OFET器件性能参数的计算方法
        3.2.3 PEDOT:PSS有机半导体场效应晶体管
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 SF-PT复合薄膜的制备步骤
        3.3.2 SF-PT复合薄膜的形貌观察
        3.3.3 SF-PT复合薄膜的结构分析
        3.3.4 SF-PT复合薄膜的半导体特性分析
    3.4 本章小结
第四章 还原氧化石墨烯(RGO)掺杂丝素蛋白复合薄膜的半导体性能研究
    4.1 引言
        4.1.1 石墨烯场效应晶体管
    4.2 实验结果与讨论
        4.2.1 SF-RGO复合薄膜的制备流程
        4.2.2 SF-RGO复合薄膜的形貌观察
        4.2.3 SF-RGO复合薄膜的结构分析
        4.2.4 SF-RGO复合薄膜的半导体特性分析
    4.3 本章小结
第五章 羊毛角蛋白增强MoS_2纳米片液相剥离及其半导体性质的研究
    5.1 引言
        5.1.1 二维材料液相剥离
    5.2 实验结果与讨论
        5.2.1 羊毛角蛋白液相剥离二硫化钼的效果初探
        5.2.2 WK-MoS_2纳米片的UV-Vis光谱表征
        5.2.3 羊毛角蛋白对二硫化钼液相剥离机理探究
        5.2.4 WK-MoS_2纳米片的形貌结构表征
        5.2.5 WK-MoS_2纳米片的物相分析表征
        5.2.6 WK-MoS_2纳米片的浓度计算
        5.2.7 WK-MoS_2纳米片的生物相容性测试
        5.2.8 羊毛角蛋白液相剥离不同TMDs的表征
        5.2.9 WK-MoS_2纳米片复合材料作为FET有源层的研究
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]新疆主要绵羊品种羊毛的氨基酸组成分析[J]. 张敏,帕尔哈提,晏佩霞,吴雪萍,孟进军.  中国农业科学. 1990(05)

硕士论文
[1]有机场效应晶体管绝缘层表面修饰的研究[D]. 石巍巍.南京邮电大学 2013



本文编号：3728166