纳米线横向与纵向传输对半导体器件的性能影响研究

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本课题主要研究基于纳米线的光电器件的性能,包括最佳参数的纳米线的制备,器件的设计制备以及性能表征等。本课题旨在研究不同方法或参数制备的纳米线对器件的影响并获得可应用于实际的纳米线器件,探索基于纳米线的光电器件的性能,如有机聚合物纳米线(横向传输)对场效应晶体管的迁移率影响,氧化锌纳米线(纵向传输)对太阳能电池以及发光二极管效率等的影响。从而实现使用纳米线材料替代三维材料实现期间内电子的快速定向传输。首先,我们制备了了以聚合物为添加剂的吡咯并吡咯烷酮(DPP)基材料来制造自组装有机晶体。通过优化溶液的混合比例和浓度,成功地获得了取向良好的高质量晶体。使用光学显微镜,扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征了晶体。利用在最佳条件下生长的晶体来制造OFET器件。与由薄膜制成的器件相比,由晶体制成的迁移率要高两个数量级。然后,对通过溶胶-凝胶,原子层沉积(ALD)方法,从溶胶-凝胶种子层和ALD种子层生长的3D ZnO纳米线进行的2D ZnO进行了综合研究。扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)用于表征薄膜的形貌。X射线光电子能谱(XPS)用于探测键合性质以及不同形式的ZnO中存在的缺陷。带隙和晶体质量通过紫外-可见光谱表征。使用这些形式的ZnO制备有机太阳能电池的倒置结构,并通过测量I-V曲线和功率转换效率(PCE)来评估合成的ZnO纳米结构的光电性能。溶胶-凝胶法测得的最佳PCE为2.53%。最后,我们展示了一种简便的方法,可以调节由组成氧化锌纳米线(ZnO NWs)作为电子注入层的反向UV-OLED器件产生的电致发光(EL)峰。这项工作中使用的ZnO NW和3-(4-联苯基)-4-苯基-5-叔丁基苯基-1,2,4-三唑(TAZ)发射层之间的有机-无机界面可以减小扩散长度激子的束缚,这进一步导致高能态的弛豫过程受阻以及EL光谱的蓝移。结果,通过同时调节ZnO NW的长度和TAZ发射层的厚度,可以容易地将UV-OLED的发射峰从383nm调节至374nm。我们的工作揭示了发射峰和激子扩散之间的重要关系,并提出了一种新颖的方法来制造具有能够轻松修改发射波长的高性能UV-OLED的方法。
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