基于溶液法聚合物调控有机晶体生长及光电性能的研究

发布时间：2020-05-23 14:37

【摘要】：红荧烯由于具有导电性好,吸收系数高等优良的半导体特性和荧光特性受到科研人员的广泛关注。但是红荧烯分子成膜性差、结晶过程难以控制。本论文针对这一问题,基于溶液加工方法分别利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚苯乙烯(PS)作为界面修饰层诱导红荧烯结晶。对比分析了界面修饰层、成膜温度和聚合物浓度对红荧烯晶体生长的影响,实现了大面积连续的高质量红荧烯结晶薄膜的制备。利用原子力显微镜、偏光显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜研究了所制备的红荧烯薄膜的晶体形貌和晶体结构,并且研究了红荧烯球晶的生长机制。结果表明,PVP和PS作为界面修饰层能促进红荧烯结晶成膜,低浓度的PVP和PS及合适的成膜温度有利于大面积连续的红荧烯球晶的形成,并且发现红荧烯球晶由更细小的枝状晶体紧密排列而成。PVP作为界面修饰层制备的红荧烯结晶薄膜表现出了明显的欧姆特性,在一定范围内电流随电压的增加而增加。以PS界面修饰层诱导制备的红荧烯结晶薄膜为有源层制备了电流开关比约为10~5的薄膜晶体管。该红荧烯薄膜晶体管具有显著的光敏性,光响应速度快,重复性高,稳定性好,200 mW/cm~2的模拟太阳光照射下的最大光响应度达到4.7μA/W,光电流/暗电流比可达到10~3。
【图文】：

首先聚集到一起形成分立的非晶的团状岛形貌，随后结晶性红荧烯薄膜开始在非晶团状岛周围出现，证明了 OTS 界面修饰层可以使红荧烯结晶成膜。以此结晶薄膜为有源层制备红荧烯薄膜晶体管，相应的迁移率为 2.5 cm2/Vs，器件性能得到了很大提高。1.2.2 有机半导体薄膜加工方法（1）真空蒸镀方法真空蒸镀方法镀膜是在真空环境下，通过加热，使蒸发容器中的待成膜材料气化（或升华），蒸汽流飞射到基底表面凝聚形成固态薄膜的方法。利用此方法成膜不会引入溶剂，所制备的有机薄膜纯度高，器件性能好。另外由于大多数有机小分子不易溶于有机溶剂，利用溶液加工方法成膜较难实现，因此真空蒸镀是加工有机小分子薄膜最常用的方法。以真空蒸镀方法制备的并五苯薄膜为有源层制备有机薄膜晶体管，其相应的载流子迁移率为 23.2 cm2/Vs[7]。如图 1.1 所示，Park 实验组通过真空沉积方法制备得到了包含结晶区和非结晶区域的红荧烯薄膜[8]，他们以不同区域的薄膜为载流子传输通道制备薄膜晶体管，结果发现结晶区域的红荧烯薄膜的载流子迁移率比非结晶区域的迁移率高。

溶液加工成膜方法具有加工简便、低成本，耗时短等特点[9,10]，近年来引起科研人员的普遍关注。在溶液加工方法中，有机薄膜的制备受溶剂的蒸发速度和蒸发流动方向的影响，，溶剂选择、过程条件调控均会影响最终光电器件的性能。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O78

【参考文献】

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1 刘瑞;徐征;赵谡玲;张福俊;曹晓宁;孔超;曹文U

本文编号：2677507