聚噻吩超薄膜的制备、结构表征及场效应性能研究

发布时间：2025-08-12 18:46

　　近年来有机场效应晶体管（OFET）受到了广泛的关注,在高性能材料的设计合成、器件制备工艺以及电荷传输机理等方面都得到了迅猛的发展。有的OFET迁移率可以达到或者超过无定形硅的水准,并且可以赋予多功能性质,具有极大的应用前景。本论文针对共轭聚合物尚不明确的多尺度结构与宏观电学性能的关系,以简化OFET制备工艺、优化器件性能为目标,提出应用共轭/绝缘聚合物共混相分离的方法制备共轭聚合物超薄膜,研究了超薄膜微观结构与电学性能之间的关系,探索超薄膜中的电荷传输方式及影响因素,发展了线棒涂布大面积一步OFET方法,拓宽了共轭聚合物超薄膜在低伏柔性OFET以及光学稳定有机半导体等方面的应用,并取得了如下成果:1.通过线棒涂布方法制备了共轭/绝缘聚合物复合薄膜,通过改变聚（3-己基噻吩）(P3HT)和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的浓度,系统地研究复合膜的形态演变以及相分离机制。在晶圆级硅片上线棒涂布制备了基于P3HT/PMMA复合膜,由于同时形成垂直分层的半导体/绝缘层,可一步制备OFETs阵列,简化了器件工艺,表现出良好的场效应性能及大面积的均匀性。进一步制备了无基底自支撑的OFET阵列,总厚度不到...

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.3典型的底栅顶接触p型OFET器件的工作原理

OFET工作原理和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)类似,以栅极电压对导电沟道中的载流子浓度进行控制,进而调控沟道电流的大小。按照工作原理区别,晶体管可以分为积累型和耗尽型,OFET属于积累型晶体管。以空穴传输p型半导体为例,OFET的工作模式见图1.3,根据OFET的....

图1.4转移曲线和输出曲线

接触电阻RC是金属的源漏极和有机半导体之间电荷注入或提取产生的电阻,理想的FET的金属电极和半导体之间是欧姆接触,接触电阻为零。实际上,大多数有机半导体的能级与金属的功函数不是绝对匹配,会在界面处产生肖特基势垒和大的内置电场,大大增加接触电阻。接触电阻和沟道电阻会直接影响晶体管的....

图1.5常见有机半导体小分子结构式及其迁移率

小分子有机半导体主要包括多环芳族化合物,性能较高的小分子一般基于并苯和稠合的杂并苯类材料。与通过共价键结合的无机晶体材料不同,有机半导体小分子由于具有相对较弱的非共价键相互作用力(π-π相互作用、范德华作用力、电荷转移相互作用等),容易形成晶体结构。这类材料结构简单明确,可设计性....

图1.6常见共轭聚合物结构式及其迁移率

近些年有机半导体小分子获得了长足的发展(如图1.5),迁移率超过10cm2V-1s-1,例如,C10-DNTT(10.7cm2V-1s-1)[55-56],红荧烯(24.5cm2V-1s-1)[57],C8-BTBT(31.3cm2V-1s-1)[58],这些都已经超过非....

本文编号：4058975