红荧烯和聚丁二炔电学性质的实验研究

发布时间：2021-12-11 18:21

　　有机半导体由于具有成本低、可利用溶液法加工和可弯曲等优点,其在柔性电子产品中具有巨大的应用前景。在过去几十年中,尽管有机半导体的电学性能有了显著的提升,但是对有机半导体电荷输运机理的理解仍然缺乏。在本论文中,我们制备了高质量的有机小分子单晶和有机半导体聚合物,用它们来研究有机材料的本征输运性质和电荷掺杂对其电学性质的影响。通过对这些材料电学性能的详细研究,我们对有机半导体的电荷输运机制提出了新的见解。首先,我们对物理气相传输法生长的红荧烯单晶的生长条件（如温度、流量计速率等）进行了优化,得到了高质量的红荧烯单晶。我们通过光学显微镜和X射线衍射仪来表征红荧烯单晶的生长状况,之后通过制备空气间隙结构的场效应晶体管来测量红荧烯单晶的本征迁移率,其最高迁移率可以达到10 cm²V^-1S^-1这个数量级。此外,我们通过拓扑化学聚合法制备了半导体聚合物聚二碘二炔（PIDA）。通过真空退火或置于溶液蒸汽中的方式对其进行处理可以改变PIDA的电学性质,这是石墨化导致的,PIDA的电导率在石墨化后可以提升几个数量级。我们对PIDA进行了低温... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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图 1.2 常见有机小分子材料和聚合物半导体的分子式对于有机小分子材料，尤其是有机小分子单晶，它们的分子排列高度有序，的缺陷和晶界非常少。这种高度有序的结构能够让载流子在分子之间实现输，因此有机小分子通常拥有较高的迁移率。与有机小分子材料相比较而言半导体的微观结构要更加的复杂。聚合物半导体的长链容易弯曲、扭曲并且分子链扭结在一起，因此聚合物半导体相比有机小分子要更加无序。有机半导体的导电机制碳原子的杂化碳原子的原子序数为 6，它有 6 个核外电子，分别占据 1s2,2s2和 2p2原子轨原子的最外层有 4 个电子，主量子数都为 2，形成晶体时它们形成 2s,2px,2p

图 1.3 碳原子的 sp、sp2、sp3三种杂化示意图在 sp 杂化中，1 个 s 轨道与 1 个 p 轨道混合，剩下的 2 个 p 轨道不变，这 2 个新轨道的夹角是 180°，由 sp 杂化构成的分子多为直线型的，比如 C种分子当中，相邻的两个碳原子的杂化轨道相互指向，形成的是很强的共价 σ 键。在垂直于轴向的另外两个方向上，每个碳原子还各有一个 p 轨道电子电子云肩并肩形成较弱的 π 键。在 sp2杂化中，1 个 s 轨道与 2 个 p 轨道杂化形成 3 个杂化轨道，它们之间 120°，并且在同一平面内。在平面外还有一个垂直于平面的 pz轨道。sp2料中很常见，典型代表为聚乙炔和石墨烯，所有的碳原子都在同一个平面内子间的夹角为 120°，每个碳原子还有垂直于这个平面的 π 键来实现电子在 sp3杂化中，1 个 s 轨道与 3 个 p 轨道杂化组成 4 个等价的杂化轨道。各

【参考文献】：
期刊论文
[1]丁二炔类材料拓扑化学聚合行为[J]. 李清源,姚奕帆,仇格,张盼,董焕丽,胡文平.  科学通报. 2016(24)



本文编号：3535164