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喷墨印刷制备有机场效应晶体管的研究

发布时间:2018-08-14 10:45
【摘要】:近年来,低成本的电子应用如电子标签(RFID)、柔性显示等越来越受到人们的广泛关注。印刷电子技术由于其柔性化、大面积及低成本等优势,已经成为了最有前途的电子产品制备技术。作为印刷电子学技术中的一员,喷墨印刷技术在电子器件制造工艺中有着十分广泛的应用。通过近年来国内外的研究已实现了各种电子元件的印刷制备过程,尤其在有机场效应晶体管方面,得到了巨大的发展。相较于无机硅技术对于制备环境的高要求及制造工艺的高复杂性,喷墨印刷有着巨大的优势,其制备的有机场效应晶体管开始进入人们的视野并得到研究。本文主要工作是通过使用Dimatix-3000喷墨打印设备完成对于纳米银电极层、聚-3己基噻吩(P3HT)半导体层的制备研究与优化,以及有机场效应晶体管的制备。首先通过改变不同的打印点间距从而得到纳米银电极和聚-3己基噻吩(P3HT)半导体层在二氧化硅表面点、线、面的制备。且分别研究了纳米银电极和聚-3己基噻吩(P3HT)半导体层在二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄片、载玻片、和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄片以及酞菁铜表面的成膜情况。通过改变打印条件,得到了在二氧化硅表面无咖啡环效应的纳米银电极层。为了对柔性、低成本电子应用做出贡献,特别分析了在硝酸纤维素膜上纳米银电极层和聚-3己基噻吩(P3HT)半导体层的制备情况,并获得了在多孔隙纸上电阻值为158Ω的纳米银电极。其次,通过改变半导体层的打印层数制备出有机场效应晶体管,发现喷墨印刷半导体层数对于聚-3己基噻吩(P3HT)半导体层在器件沟道中的成膜情况有着巨大的影响,从而影响器件的性能。接着通过使用喷墨打印制备电极层和半导体层的方式,对比有无咖啡环效应的源漏纳米银电极所制备的有机场效应晶体管的性能,发现无咖啡环效应的源漏电极对于半导体层在器件沟道中的有序排列的干扰小于有咖啡环效应的源漏电极,从而提高了所制备的器件的性能,其开关比相差将近两个数量级。最后通过结合喷墨印刷技术和旋涂的方法,完成了全溶液制备方式的柔性有机场效应晶体管的制备,为课题后续对于柔性有机场效应晶体管在生物传感及PH检测方面的应用提供了必要的参考。
[Abstract]:In recent years, low-cost electronic applications such as tag (RFID), flexible display have attracted more and more attention. Due to its advantages of flexibility, large area and low cost, printing electronic technology has become the most promising electronic product preparation technology. As a member of printing electronics, inkjet printing technology has been widely used in electronic device manufacturing technology. In recent years, the printing process of various electronic components has been realized through domestic and foreign research, especially in the field of airport effect transistors. Compared with the high requirement of inorganic silicon technology and the high complexity of manufacturing technology, inkjet printing has a great advantage. In this paper, the preparation and optimization of nano-silver electrode layer, polyhexylthiophene (P3HT) semiconductor layer and airfield effect transistor are studied and optimized by using Dimatix-3000 inkjet printing equipment. Firstly, the preparation of silver nanocrystalline electrode and P3HT semiconductor layer on the surface of silica was obtained by changing the spacing of different printing points. The film formation of nano-silver electrode and poly (hexylthiophene) (P3HT) semiconductor layer on silica, (PMMA) sheet, glass slide, (PET) sheet and copper phthalocyanine were studied. The nanocrystalline silver electrode layer without coffee-ring effect on silica surface was obtained by changing the printing conditions. In order to contribute to flexible and low-cost electronic applications, the preparation of nano-silver electrode layer and poly (3-hexylthiophene) semiconductor layer on nitrocellulose film was analyzed, and a nano-silver electrode with resistance of 158 惟 on porous paper was obtained. Secondly, by changing the number of printing layers of the semiconductor layer to produce the field effect transistor, it is found that the number of the ink-jet printing semiconductor layer has a great influence on the film formation of the poly (hexylthiophene) (P3HT) semiconductor layer in the channel of the device. Thus, the performance of the device is affected. Then, by using inkjet printing to prepare electrode layer and semiconductor layer, the performance of field effect transistor prepared by source and drain nanocrystalline silver electrode with or without coffee ring effect is compared. It is found that the interference of the source leakage electrode without coffee ring effect on the ordered arrangement of semiconductor layer in the channel of the device is less than that of the source leakage electrode with coffee ring effect, which improves the performance of the fabricated device, and the switching ratio is nearly two orders of magnitude difference. Finally, through the combination of inkjet printing technology and spin-coating method, the preparation of flexible airfield effect transistors with full solution preparation is completed. It provides a necessary reference for the application of flexible field effect transistors in biosensor and PH detection.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN386

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本文编号:2182607

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