有机p-n异质结的制备及其双极性场效应晶体管研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ggy353566
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
双极性有机场效应晶体管(a OFETs)是集成电路互补反相器中的关键元件,近年来引起了极大的关注。双层p-n异质结是实现稳定、高性能双极性有机场效应晶体管的有利结构,但在常见的基于多晶薄膜的双层异质结中不可避免地会发生层间混合,因而其双极性器件的性能比相应的单极性器件低。为了克服层间混合问题,本文提出以二维分子晶体(2DMCs)为模板诱导制备p-n异质结的方案。本研究发展了一种制备二维分子晶体的新方法,并成功利用二维分子晶体作为模板诱导制备了高结晶度的双层p-n异质结,获得了高性能双极性有机场效应晶体管。具体内容如下:1.提出软模板辅助策略生长大面积二维分子晶体的新方法。利用表面活性剂在水面上形成的单分子层膜作为软模板,拖住易分散的半导体溶液并使溶液大面积连续铺展,获得了大面积的二维分子晶体。偏光显微镜(POM)、X射线衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED)、高分辨原子力显微镜(HRAFM)等测试表明获得了高质量的二维分子晶体。此方法可用于生长多种有机半导体的二维分子晶体,如2,6-双(4-己基苯基)蒽(C6-DPA)、2,7-二辛基[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩(C8-BTBT)、6,13-双(三异丙硅基乙炔基)并五苯(TIPS-pentacene)、呋喃-噻吩醌类化合物(TFT-CN)。基于C6-DPA和C8-BTBT的二维分子晶体制备了有机场效应晶体管,获得的载流子迁移率分别高达3.16和11.33 cm~2 V-1 s-1,是该类材料的较高值。大面积、高质量二维分子晶体的获得为模板法诱导制备p-n异质结及其双极性场效应性能研究奠定了基础。2.提出以二维分子晶体为模板诱导制备高质量双层p-n异质结的方法,克服了基于多晶薄膜的双层异质结中不可避免的层间混合问题,获得了高性能的双极性有机场效应晶体管。通过软模板辅助策略在水面上生长得到了大面积二维分子晶体,并用作模板诱导上层薄膜的结晶。原子力显微镜(AFM)和X射线衍射测试表明二维分子晶体模板具有出色的润湿性,有助于增加上层薄膜的晶畴尺寸和结晶度。更为重要的是,二维分子晶体原子级平整的表面和长程有序的结构避免了层间混合。电荷传输测试结果表明,基于二维分子晶体模板的高质量双层p-n异质结的双极性有机场效应晶体管实现了高的性能。以典型的n型有机半导体F16Cu Pc为例,以二维分子晶体为模板制备的双层p-n异质结中F16Cu Pc的最大电子迁移率达0.56 cm~2 V-1 s-1,是目前报道的双极性有机场效应晶体管中以F16Cu Pc作为n型半导体的最高值,也是以F16Cu Pc作为n型半导体的单极性有机场效应晶体管的最高值。该研究为制备高质量的有机异质结及光电器件提供了新的途径。
其他文献
生物组织的微观结构特征可以用其光学参量表征,通过测量这些参量可以实现对生物信息的监测。漫反射光谱技术提供了一种能够用于在体测量的方法,通过定量分析像生物组织一样的浑浊介质的反射率可以得到其吸收和散射特性的相关信息。在亚扩散散射区域,组织的尺度和形态等微观结构的改变对反射光场有很大的影响,这为漫反射光谱技术提出了新的挑战和机遇。目前面临的关键科学技术问题包括数学建模(它给出了表征组织微观结构的光学参
学位
基于1,2-二氧环丁烷的机械力诱导化学发光聚合物,可以从微观分子水平探测和研究高分子材料受力时的宏观形变和损坏规律,是一种实时灵敏的探测高分子材料损伤的新方法。目前对力诱导化学发光水性高分子的研究还未曾报道。本论文旨在提高力诱导化学发光水性高分子材料的发光强度及灵敏性、拓宽其应力/应变检测范围,针对在不同使用环境下,特别是在大极性溶剂存在环境下的高分子力学损伤检测提供新的方法。具体分为以下两个部分
学位
氨气是生产氮肥、塑料和炸药的基本工业原料,而目前工业上主要使用Haber-Bosch法合成氨气,该产业对能源需求量大、且污染严重,不利于我国实现“碳达峰”和“碳中和”的目标。过渡金属硫化物具有优异的光学和电学性质,其缺陷位点被广泛用于催化析氢反应的研究,对于合成氨反应的关注相对较少。本文主要基于密度泛函理论研究了二硒化铂(Pt Se2)的边缘结构、二硫化钒(VS2)的边缘结构和点缺陷结构的合成氨催
学位
纳米晶软磁合金因为具有优异的软磁性能,被广泛应用于各个方面,例如:变压器,扼流圈等。本文主要研究了退火温度对(Fe0.9Co0.1)72.7Al0.8Si13.5Cu1Nb3B8V1合金高温软磁性能的影响。P元素添加对(Fe0.9Co0.1)73.5Si13.5Nb3Cu1B9-xPx(x=0,2,4)合金晶化机制,微观结构和软磁性能的影响。制备了(Fe0.9Co0.1)72.7Al0.8Si13
学位
随着现代工业的快速进步与发展,越来越多的有害无机离子被大量释放到环境中,对人们的日常生活以及身体健康都造成了严重的危害。因此,建立一种高灵敏度和低检出限的检测方法,对不同环境中的无机离子进行高效快速的检测显得至关重要。近年来,金属有机框架是迅速发展的一类新型多孔晶体材料,具有较大比表面积和规则孔道结构。其中,锆基金属有机框架,是由高价态的锆金属节点和羧酸分子通过配位作用连接而成的,该类材料在各种应
学位
“自下而上”和“表面限域”相结合是表面在位化学构建功能性纳米结构的有效手段。借助扫描隧道显微镜,可以在原子尺度上实现反应物、中间产物和最终产物的实空间成像。与自组装相比,表面纳米结构是以共价键为连接方式,具有较强的化学稳定性和热稳定性,优异的机械、生物、光学和电子特性,这已经推动了生物、材料和医疗领域的发展和创新。本论文从表面限域的席夫碱偶联反应出发,基于其具有刺激响应、自修复和微环境适应性等特点
学位
布拉格反射镜是最常用的一维光子晶体,其结构简单、易于制备,通常由两种折射率不同的材料沿着一个方向交叉重复堆叠而成。在实际应用中需要实现高反射率,而影响反射率的主要因素是堆叠的周期数和高低层材料之间的折射率差。现有的制备方法必须考虑紧密的晶格匹配,以避免位错对整个结构的质量产生不利影响。通常对于高匹配度的晶体而言折射率差相对较小,需要制备大量周期才能获得高反射率,这不利于大规模集成光电路的生产。因此
学位
化石燃料的急剧消耗所带来的能源危机和环境污染等问题极大地促进了新型可再生能源的发展。而电催化技术以其高效、条件温和等特点而越来越多地被应用于各种新能源领域当中,如电解水、金属-空气电池、电催化CO2还原等等。电催化技术的核心在于设计合成具有更低过电位、更高催化活性、选择性和稳定性的电催化剂。在过去很长一段时间,人们简单地认为起到催化作用的就是所使用的催化材料本身,而忽略了催化材料自身在强氧化或强还
学位
近年来,水体污染和大气污染是人类社会面临的主要环境问题。其中含有机污染物工业废水的大量排放,以及温室气体二氧化碳的排放,严重威胁着人类的生存环境。因此,如何高效地从水中去除这些污染物,如何实现二氧化碳的综合利用及绿色转化,成为了科研工作者的研究热点。设计开发多功能材料,实现水体污染和大气污染的综合治理,是解决上述问题的重要手段。本论文以此为目标设计合成多功能化的季磷盐纤维,利用其结构特点,实现对水
学位
光催化作为一种绿色技术被公认为是开发可再生能源和环境治理的有效方法。但光响应范围窄和光生e-和h+的快速重组是光催化的主要问题。因此,迫切需要开发高效稳定且易于生产的光催化剂。层状ZnIn2S4作为一种三元硫化物,由于其环境友好性以及出色的化学稳定性而在光催化领域引起了广泛关注。ZnIn2S4具有与g-C3N4匹配的带隙结构。通过构建ZnIn2S4/g-C3N4异质结,有利于实现光生载流子的高效分
学位