基于并苯类分子的有机场效应晶体管的构筑,测试与研究

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21世纪至今,微电子学科的发展速度迅猛,其中以有机半导体为基础的场效应晶体管成为了研究热点。相比于已经工业化的无机半导体晶体管,有机场效应晶体管具有价格低廉、可溶液法加工、器件柔性化以及大面积制备等诸多优点。目前,有机场效应晶体管已经被广泛应用于电子商标、射频识别卡、生物化学传感器等。1.本次研究工作设计合成了一系列新型p型半导体:不同数量及位置的三异丙基硅基乙炔(TIPS)取代的α类苯并噻吩及β类苯并噻吩共6个分子。分别对这六种材料进行紫外吸收光谱测试、电化学测试、密度泛函理论计算来探讨TIPS取代基以及噻吩朝向对材料的电化学性质以及光学性质的影响。同时,本实验中利用溶液法生长了六种材料的微纳晶,并采用贴金膜法构筑了有机单晶场效应晶体管并进行了器件性能测试,对六种材料的电学性能进行了比较。研究表明随着TIPS取代基个数的增加,迁移率升高,电学性能增强。其中4TIPS-βPDT迁移率最高,为0.51 cm~2V-1s-1。2.本次研究工作设计合成了一系列大共轭的萘酰亚胺的衍生物共4个分子,均为具有三维空间结构的层状受体材料。四种材料分别引入吸电子基团Br原子以及F原子,分别对这四种材料进行紫外吸收光谱测试、电化学表征、密度泛函理论计算来探讨四种材料的电化学性质及光学性质,并通过XRD及TEM对已有分子的单晶结构进行表征,分析了电荷的传输方向。并将四种分子作为有机半导体层分别构筑了有机单晶场效应晶体管及有机薄膜场效应晶体管器件,并进行了器件性能测试及其他表征,对四种材料构筑的器件电学性能进行了比较。其中带Br的两个分子迁移率均达到了10-3cm~2V-1s-1数量级。
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