高性能有机及有机复合光电晶体管的溶液法制备

发布时间：2019-08-02 15:51

【摘要】：光探测成像因在信息传输、环境监测、天文研究以及卫生保健等领域的应用而受到极大的关注。光电晶体管具有场效应晶体管的三电极结构,在降低噪声,放大信号的方面具有优势,是一种新型的光电探测器件结构。使用结构有序的有机单晶和有机-无机杂化钙钛矿材料作为场效应晶体管的活性层材料,能有效提升其场效应迁移率,对于制备高性能的光电晶体管具有重要意义;同时,溶液法是实现低成本、大规模制备有机半导体/有机复合光电晶体管的主要方法。目前关于溶液法制备高质量的有机半导体单晶光电晶体管的报道较少,实现具有实际应用意义的有机单晶光电晶体管仍是一个挑战;具有三维晶体结构的有机-无机杂化钙钛矿材料不适于横向传输电子,限制了其在具有平面结构的晶体管方面的应用,目前常用钙钛矿与高导电性的材料(如石墨烯、碳纳米管等)复合作为光电晶体管的活性层,提升载流子迁移率的同时导致噪声电流增大,信噪比低是其主要的缺点,因而低成本且性能优异的钙钛矿光电晶体管的制备仍有待进一步的探索实现。本论文采用有机半导体单晶和有机-无机杂化钙钛矿作为晶体管的活性层材料,以溶液法制备高性能的光电晶体管为目的,开展了一系列的工作。1.采用溶液法制备高质量的C8-BTBT带状单晶,并将其作为场效应晶体管的沟道层材料,得到的空穴迁移率为0.89-1.57cm~2 V~(-1)s~(-1)。并使用可见盲区紫外信号(365nm)和深紫外信号(280nm)作为光源,对器件的光探测性能进行测试,得到得到光暗电流比P=3.0×104,响应度R=1200AW~(-1)的,该结果为有机紫外光探测的最高水平。2.溶液法制备具有“二维”晶体结构特征的有机-无机杂化钙钛矿材料,其薄膜的场效应迁移率达到了 0.76～1.2cm~2 V~(-1) s~(-1),该器件在极微弱的红、绿、蓝光照射下得到了优异的综合性能,其响应度和光暗电流比分别高达1.9× 104AW~(-1)和8000,达到了已有的钙钛矿光电晶体管报道中的最高水平。
【图文】：

在实际应用中更常被使用。用作光电晶体管活性层材料的有机半导体单晶一般具逡逑有二维片状结构，，则其分子排列方向与载流子传输方向相符，因而可得到更高的逡逑性能。Ｋｉｍ等制备了蒽衍生物片状单晶Ａ－ＥＨＤＴＴ邋（如图１．２ａ，ｂ所示），用作光逡逑电晶体管的活性材料，其场效应迁移率达到０．２－１．６邋ｃｍ２邋ＶＹ１，并在极弱的光照逡逑条件下（１．４ｐＷｃｎＴ２）得到了邋ｌ．Ｏ－ｌ．ｌ邋ｘ邋ｌ0４ＡＷ－１的高响应度ｉ？和１．４ｘ邋１0５的高逡逑光暗电流比Ｐ［３］。蒽衍生物单晶的电子衍射图谱显示该单晶为高有序Ｊ型分子堆逡逑积（如图１．２邋Ｃ－ｆ），即面－面排列。作者指出高光电性能源于分子间强烈的７ＷＩ相逡逑互作用显著提高了光生电荷的传输。逡逑~栧澹隋危

本文编号：2522210