论文部分内容阅读
近年来，有机场效应晶体管发展迅速。随着大量高性能和可溶液法加工的有机半导体材料的出现，在集成型传感器和功能电路中有机场效应晶体管的地位作为读出元件逐渐受到关注。得益于有机半导体的本征柔性，可以满足可穿戴设备和柔性光电器件对于质量轻和可挠曲的要求。本论文探索了高性能有机场效应管的制备工艺和它们在集成型光传感器中的应用。本论文主要的研究工作包括以下三个方面: 1.发展了一种喷墨打印短沟道技术，可以大批量的制备亚微米长度沟道的有机场效应晶体管。基于聚合物PDPPTzBT活性层的场效应管平均空穴迁移率可达1.20cm2V-1s-1。采用一个50μm口径的喷头，即可高均一性、可重复性的制备700nm的短沟道。不仅如此，PDPPTzBT场效应管得益于短沟道的器件结构，展现出超高的光灵敏度，可达106AW-1。该结果为高性能有机光探测器的经济、非光刻制备提供了可能。 2.通过三组分的集成，发明了一种以有机半导体为砌块的集成型光传感器。该器件以一个光敏分压器为传感元件，一个有机场效应管为读出元件。光照下，分压器改变有机场效应的跨导，从而实现10-3至10mWcm-2光强内的灰度感光和信号放大功能。更重要是，利用超薄膜技术，成功实现了厚度仅为470nm的光传感器，在挠曲半径为5μm的变形环境下仍能正常工作。 3.基于小分子和聚合物染料分子，发明了一种可将近红外信号转换为非挥发存储信号的视网膜型光传感器。该器件是双波段电压输出型光探测器和浮栅型有机场效应晶体管的集成，并且具有区分550nm和850nm入射光的功能。得益于分压器的波段选择性和浮栅管的双极性沟道，该器件在850nm入射光下表现为非挥发存储器件，在550nm下为光开关器件。这些结果为波段选择性的智能光传感器的实现提供了新思路。