溶液法生长大面积有机半导体单晶及其柔性场效应晶体管

发布时间：2017-05-19 21:07

  本文关键词：溶液法生长大面积有机半导体单晶及其柔性场效应晶体管，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：有机半导体以其质轻、价廉、可化学修饰等优点在众多领域具有广泛的应用前景。尤其随着人们对柔性电子器件的需求日益凸显,基于柔性衬底的有机场效应晶体管为有机半导体开辟了新的应用领域。与有机半导体薄膜相比,有机半导体单晶具有分子排列的长程有序性,缺陷和晶界密度较小,通常具有较高的载流子迁移率,是探索有机材料本征性质和构筑高性能光电器件的最佳选择。目前有机单晶器件较多用于基础研究,而其向应用的过渡首先需要解决单晶大面积生长的难题。溶液法生长有机单晶具有工艺简单、成本较低等优势,特别是原位溶液生长法更是有利于大规模有机单晶器件阵列的制备。因此,发展简单高效的溶液法以制备大规模高度有序的有机半导体单晶并探索将其应用于柔性器件的可行性,对研究有机单晶的本征性质、拓宽有机单晶的应用领域具有重要意义。本论文从溶液法制备大规模高性能有机半导体单晶出发,以推进有机单晶场效应晶体管向实际应用过渡为目标,开展了一系列工作。论文第一章综述了有机场效应晶体管的发展历程、有机半导体单晶的生长方法、单晶场效应晶体管的构筑及应用。论文第二章讨论了液滴固定结晶法的改进方法,生长了4个p型小分子和2个n型小分子的大规模取向单晶,提高了晶体在衬底上的覆盖率,改善了晶体取向的均一性。我们制备了基于高度取向单晶的场效应晶体管阵列并测试了载流子迁移性能,获得了高达664 cm2 V-1s’的空穴迁移率。论文第三章采用改进的液滴固定结晶法,在PET柔性衬底上生长了大规模取向的TIPS-pentacene单晶,并分别以金和ITO为栅极,PMMA为绝缘层,制备了底栅-顶接触型的场效应晶体管器件。我们进一步研究并表征了弯曲应力对有机单晶形貌和器件性能的影响,为优化有机单晶柔性器件的制备工艺、提高器件性能提供了可行性分析。
【关键词】：有机半导体 单晶 溶液法 有机场效应晶体管 大规模 柔性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN304;TN386
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1. 绪论11-33
• 1.1 有机场效应晶体管概述11
• 1.2 有机单晶场效应晶体管的构筑及应用11-26
• 1.2.1 有机单晶的生长11-14
• 1.2.2 有机单晶场效应晶体管的构筑14-23
• 1.2.3 多功能有机单晶场效应晶体管23-26
• 1.3 有机柔性场效应晶体管器件26-32
• 1.3.1 有机柔性场效应晶体管器件的研究进展26-30
• 1.3.2 有机单晶柔性场效应晶体管器件存在的问题及改进方法30-32
• 1.4 课题的提出及意义32-33
• 2. 大规模有机单晶场效应晶体管的溶液法制备及性能表征33-45
• 2.1 引言33-34
• 2.2 实验部分34-36
• 2.2.1 实验原料34
• 2.2.2 硅片修饰及液滴固定物(pinner)的准备34-35
• 2.2.3 单晶生长及表征35
• 2.2.4 有机场效应晶体管制备及表征35-36
• 2.3 结果与讨论36-43
• 2.3.1 不同类型液滴固定物(pinner)在液滴固定结晶法中的应用及分析.36-41
• 2.3.2 基于大规模取向单晶的场效应晶体管的性能研究41-43
• 2.4 本章小结43-45
• 3 有机单晶柔性场效应晶体管的构筑及性能研究45-55
• 3.1 引言45
• 3.2 实验部分45-47
• 3.2.1 实验原料45-46
• 3.2.2 单晶生长及表征46
• 3.2.3 柔性场效应晶体管制备及表征46-47
• 3.3 结果与讨论47-53
• 3.3.1 弯曲对单晶形貌的影响47-49
• 3.3.2 弯曲对单晶场效应晶体管器件性能的影响49-53
• 3.4 本章小结53-55
• 4 主要结论和创新点55-57
• 4.1 主要结论55
• 4.2 创新点55-57
• 参考文献57-65
• 作者简历及在学期间所取得的科研成果65-66

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