有机P型半导体材料的制备及其表征

发布时间：2017-06-17 07:10

  本文关键词：有机P型半导体材料的制备及其表征，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：太阳能电池又叫做“光伏器件”,是利用物质受到光辐射时吸收光子引起电荷分布发生变化以致产生电势和电流从而将光能变成电能的器件。基于晶体硅等无机太阳能电池已经达到了很高的转换效率,已经成为市场上的主力产品。然而无机太阳能电池的生产投资成本太高,生产过程中能耗很大,而且污染很大,在一定程度上限制了其大规模使用。相比之下,有机太阳能电池成本低、重量轻、可以柔性化、加工方式多样适于大规模制造等一系列的优势有望作为无机太阳能电池的补充得到了学术界的重视,并且在材料和器件制备工艺上已经有明显进步。近年来,有机材料器件因为其低成本、高柔韧性、耐低温等优良特性,正受到越来越多的关注。在为数众多的有机光电子材料中,并五苯是较为突出的一种。并五苯薄膜呈现出类金子塔结构,有效的增大了薄膜的表面积,增加了光的吸收,从而增大了短路电流J和光电效率。而且并五苯的场效应也很好,有人制备出空穴迁移率高达3.6 cm2/Vs的并五苯的场效应晶体管,同时又在这一高性能晶体管基础上,制备了高性能柔性环形振荡器,振荡频率超过1 kHz。由于并苯化合物的禁带宽度随着芳环数目的增加而降低,因而有很强的电荷注入能力,表现出很高的载流子迁移率。它拥有有机材料中最高的载流子迁移率,最高可达到2 cm2/Vs,这一数值甚至可以与氢化后的无定型硅相媲美,因此可以作为有机场效应管中的沟道材料。虽然对于并五苯的应用已有了大量的报道[1-5],但是对于以并五苯为基本骨架合成的非平面的稠环芳烃的性能我们了解的不是很多。目前平面型的有机分子应用于光电器件已取得了较好的成效,我们很难在上面有很大的突破。因此我们想在非平面分子上有所突破。我们都知道如果分子是非共平面的,会产生截然不同的分子间作用力,分子自组装的能力也会大大加强,这是平面型分子所不具备的。以此为前提本文旨在设计并合成非平面的有机材料,并探讨此类材料是否比平面型分子在光电领域的应用更好。在本文的第一章里,主要对有机半导体材料的研究进展、特性、应用和国内外研究现状进行了概述,以及对近年来所取得的成果进行了综述,并选取了并五苯为本文的研究对象合成了一系列的非平面的有机P型半导体材料。第二章主要合成了活性四十二烷氧基HBC。在论文的第三章里,在第二章的基础上为了改善这一类导电材料的溶解性和电子更多共轭的性能,设计分子并合成了活性四十二烷氧基OBCB。在论文的第四章里,主要设计并合成了活性四十二烷氧基三排并五苯醌HBC类衍生物。并总结了本论文所研究的主要内容,列出了我们研究所得到的主要结果,并对我们以后继续研究的工作做了简单的说明。
【关键词】：有机P型半导体材料 非平面 HBC OBCB
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN304.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-30
• 1.1 有机半导体材料的研究进展以及存在的问题10-17
• 1.1.1 有机半导体材料14
• 1.1.2 有机半导体材料分类14-17
• 1.1.3 有机半导体材料的研究进展及其应用17
• 1.2 有机太阳能电池17-25
• 1.2.1 有机小分子太阳能电池17-18
• 1.2.2 有机聚合物太阳能电池18-21
• 1.2.3 有机太阳能电池的器件结构21-23
• 1.2.4 有机太阳能电池器件制备的工艺和改善器件性能的办法23-25
• 1.3 有机薄膜场效应晶体管25-27
• 1.4 有机二极管材料27
• 1.5 本研究的目的与意义27-30
• 第二章 活性四十二烷氧基HBC的合成及表征30-55
• 2.1 引言30
• 2.2 实验部分30-46
• 2.2.1 实验试剂30-32
• 2.2.2 活性四十二烷氧基HBC的合成路线一32-39
• 2.2.3 活性四十二烷氧基HBC的合成路线二39-42
• 2.2.4 活性四十二烷氧基HBC的合成路线三42-46
• 2.3 结果与讨论46-53
• 2.3.1 结构与表征46-53
• 2.4 本章小结53-55
• 第三章 活性四十二烷氧基OBCB的合成及表征55-71
• 3.1 引言55
• 3.2 实验部分55-64
• 3.2.1 实验试剂55-57
• 3.2.2 活性四十二烷氧基HBC的合成路线一57-60
• 3.2.3 活性四十二烷氧基HBC的合成路线二60-63
• 3.2.4 活性四十二烷氧基HBC的合成路线三63-64
• 3.3 结果与讨论64-70
• 3.3.1 结构与表征64-69
• 3.3.2 晶体结构表征69-70
• 3.4 本章小结70-71
• 第四章 活性四十二烷氧基三排并五苯醌HBC类衍生物的合成及表征71-78
• 4.1 引言71
• 4.2 实验部分71-75
• 4.2.1 实验试剂71-73
• 4.2.2 活性四十二烷氧基三排并五苯醌HBC类衍生物的合成路线73-75
• 4.3 结果与讨论75-77
• 4.3.1 结构与表征75-77
• 4.4 本章小结77-78
• 第五章 研究小结及展望78-80
• 参考文献80-83
• 致谢83

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