界面修饰对喷墨打印有机半导体层的影响

发布时间：2019-10-14 06:12

【摘要】：喷墨打印技术从出现一开始就引起了人们的普遍关注,它不仅具有可“直接书写”的优点,而且节约材料,可大批量生产。而界面修饰是提高喷墨打印薄膜均匀性,制备理想结晶结构有机半导体层的重要方法之一。 本论文研究了界面修饰对喷墨打印制备有机半导体层的影响,主要工作如下： (1)选择了3种自组装单分子层作为界面修饰材料。研究发现,衬底的表面性质对喷墨打印单点及薄膜的形貌都有很大的影响。同时,也能够很大的提高器件的电学性能。空白Si02衬底上打印的OTFT器件场效应迁移率只有2.37×10-3cm-2V-1s-1,电流开关比只有102。而PETS和PTS修饰的衬底上打印的器件,其迁移率分别被提高到8.07×10-3cm-2V-1s-1和7.95×10-3cm-2V-1s-1,电流开关比超过103。 (2)首次提出了利用紫外光照剂量的不同,制备一系列溶解性不同的PS薄膜衬底。研究发现PS薄膜的溶解性对喷墨打印的单点和多点重叠薄膜形貌有很大的影响。AFM和XRD显示0.417J cm-2紫外光照的PS薄膜上的打印单点和薄膜的结晶性最好。同时,合适的溶解性也是获得高性能打印器件的重要挑战。对于在初始PS薄膜上打印的OTFT器件来说,其场效应迁移率只有(2.08±2.82)×10-3cm-2V-1s-1。0.417J cm-2紫外光照的PS薄膜上喷墨打印的OTFT器件,其电学性能得到显著提高,场效应迁移率分别为(1.80±1.24)×10-3cm-2V-1s-1。然而,当紫外光照剂量增加到0.695J cm-2和1.854J cm-2,场效应迁移率下降,只有(1.27±0.84)×10-3cm-2V-1s-1。和(7.57±4.20)×10-3cm-2V-1s-1。
【图文】：

图1.1为有机薄膜晶体管工作原理示意图。源极是接地的，薄膜晶体管主要是通过在栅极上施加电压，以调节源、漏极之间的导电沟道中的电流的流动，从而达到开态与关态。（1)当没有施加偏压（VGS=OV)于栅极上时，自由载流子在整个有源半导体层中均匀分布。此时载流子密度非常低，因此有源半导体层的电导率以及源、漏极之间的电流都非常小，此时OTFT处于关态。（2)然而，在栅极上施加一个负的偏压（VgsOV)时，会产生一个垂直方向的电场，大量的空穴就会在有源半导体层与绝缘层接触的界面区域富集

(b)图1.4 (a) P3HT和（b) TIPS-PEN的分子结构式Fig 1.4 Structure of (a) P3HT; (b) TIPS-PEN.(2)绝缘层材料绝缘层材料一般分为无机和聚合物两类。本文涉及的所有实验均选用300nmSi02 (电容Ci=10.8nFcm-2)作为栅绝缘层。(3)电极材料电极的选择主要考虑两个方面。一是电极材料本身要有利于载流子向有源层的注入；二是电极必须与有源层有良好的界面接触。在OTFT中，对于P型有机半导体而言，，电极材料的费米能级应当与半导体材料的分子最高占据轨道能级匹配，从而有利于空穴的注入。本文所有实验均选取热蒸渡60nm厚的金电极作为源漏电极。1.2喷墨打印技术喷墨打印技术[41是一种基于液相材料的沉膜技术，材料利用率高。这些液相材料，是由溶质（包括聚合物和小分子等）溶解或者分散在一种溶剂中形成的，即所谓的墨水。喷墨打印喷出的单滴墨水体积可以精确到pL量级，无需掩膜板、非直接接触、可由电脑控制直接“读写”图案化。其应用范围越来越广，涉及到有机电子器件、纳米技术以及组织技术等众多的应用。而喷墨打印技术在OTFT制备中的应用也越来越多。全打印有机晶体管的四层结构巳经被很多研究机构实现了[3]。Molesa等[7]人首先用全打印工艺制备了性能优异的有机晶体管器件。他们成功的打印了纳米金溶液、聚4-乙稀基苯酌（PVP)、可溶解的并五苯
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP334.8;TN305

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 王丽华;江山;张志君;张衡益;刘育;;18-冠-6修饰傒酰亚胺衍生物的合成及离子识别行为[J];高等学校化学学报;2013年09期

2 熊贤风;元淼;林广庆;王向华;吕国强;;基于聚(4-乙烯基苯酚)衬底修饰层喷墨打印的小分子有机半导体薄膜制备和表征[J];发光学报;2014年01期

3 李红;甘至宏;刘星元;;超薄EuF_3电极修饰层对有机场效应晶体管性能的提升[J];发光学报;2014年02期

4 Peng-Xia Liang;Dong Wang;Zong-Cheng Miao;Zhao-Kui Jin;Huai Yang;Zhou Yang;;Spectral and self-assembly properties of a series of asymmetrical pyrene derivatives[J];Chinese Chemical Letters;2014年02期

5 樊建锋;程晓曼;白潇;郑灵程;蒋晶;吴峰;;Performance enhancement of pentacene-based organic field-effect transistor by inserting a WO_3 buffer layer[J];Journal of Semiconductors;2014年06期

6 郭倩;陈广学;;纸张表面性能对调频加网数字印刷图像阶调密度的影响[J];包装工程;2014年13期

7 李荣荣;赵晋津;司华燕;边志坚;马辉东;丁占来;;柔性薄膜太阳能电池的研究进展[J];硅酸盐学报;2014年07期

8 吴伟;;印刷电子学发展背景下印刷工程专业教学改革[J];包装学报;2014年04期

9 闵春刚;冷艳;杨喜昆;黄绍军;王绍华;任爱民;;萤火虫酮式氧化荧光素衍生物电子传输性质的理论研究[J];光学学报;2014年12期

10 Kh.S.Karimov;Noshin Fatima;Khaulah Sulaiman;M.Mahroof Tahir;Zubair Ahmad;A.Mateen;;Sensitivity enhancement of OD-and OD-CNT-based humidity sensors by high gravity thin film deposition technique[J];Journal of Semiconductors;2015年03期

相关博士学位论文 前10条

1 张丛筠;有机半导体材料的自组装及其理论研究[D];山东大学;2013年

2 胡永生;双极型有机场效应晶体管及有机发光晶体管的研制[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2013年

3 张付特;有机—无机杂化光伏电池中的界面效应及调控研究[D];苏州大学;2013年

4 佘利敏;锑表面磁性杂质效应的STM研究[D];中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）;2013年

5 崔晓萌;数字印刷图像质量检测与质量控制工程理论与应用研究[D];华南理工大学;2013年

6 窦威;低电压氧化物基纸张双电层薄膜晶体管[D];湖南大学;2013年

7 李青;电子的注入与传输对有机光电子器件性能的影响[D];电子科技大学;2013年

8 殷成蓉;位阻功能化的π-堆积聚合物半导体材料的设计、合成及其性能研究[D];南京邮电大学;2013年

9 赵振博;含酰亚胺稠环芳烃类有机电子传输材料的设计、合成和性质研究[D];大连理工大学;2013年

10 陈跃宁;有机薄膜晶体管工作机理及制备方法的研究[D];北京交通大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 张燕;有机光电功能材料的理论研究及设计[D];西南大学;2013年

2 李新炜;基于三氮唑的D-A型共轭聚合物的合成及光伏性能研究[D];湘潭大学;2012年

3 吴森洋;微液滴喷射成形的压电式喷头研究[D];浙江大学;2013年

4 马健;DATT的基态和激发态性质的研究[D];辽宁大学;2013年

5 邓治军;有机半导体二极管电学性质的研究[D];电子科技大学;2013年

6 贾明;二噻吩并[2，3-b：3'，2'-d]噻吩衍生物的有机场效应晶体管性能研究[D];河南大学;2013年

7 张楠楠;苯环、七元环取代低聚噻吩衍生物输运性能的理论研究[D];东北师范大学;2013年

8 孔凯明;新型酰基茚酮荧光染料合成及量子化学研究[D];浙江工业大学;2013年

9 刘敬东;喷墨印刷用铜纳米颗粒制备工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

10 欧菊花;N型半导体金属有机聚合物的设计、合成与性能研究[D];湘潭大学;2013年

本文编号：2549123