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本论文主要围绕加热条件下叠氮基团和炔键的成环反应(Thermal azide-alkyne cycloaddition reaction,TAAC)设计合成了一系列新型的可低温热交联的聚合物栅极绝缘层材料。对制备的聚合物绝缘层材料进行交联过程、交联条件以及热稳定性的研究,并通过金属-绝缘层-金属(MIM)结构测试了新型聚合物薄膜的绝缘性能。将新型聚合物材料作为绝缘层应用到溶液法制备的有机场效应晶体管器件(OFETs)中,并对器件性能进行了研究。论文主要包括以下几部分: (1)论文对OFETs的发展历程、器件构型和工作原理进行了概述,总结了用于OFETs的半导体材料和绝缘层材料。着重综述了与课题相关的聚合物绝缘层材料。最后阐明本论文的设计思路与主要内容。 (2)通过简单的自由基聚合制备了含有叠氮基团的功能化共聚物 PS-N3和PMMA-N3。将共聚物PS-N3和PMMA-N3分别和多官能团小分子1,3,5-三(2-丙炔氧基)苯(TYB)共混后,研究了它们之间的TAAC反应过程和反应条件。利用功能化的聚合物和小分子之间在100℃的TAAC反应,实现了聚合物薄膜的热交联,交联后的薄膜具有光滑的表面和较好的耐溶剂性。通过MIM测试可以看出,与未交联的聚合物薄膜相比,交联聚合物绝缘薄膜具有更低的漏电流密度,绝缘性能更好,证明TAAC反应可以作为一种新的低温热交联方法来制备OFETs中的绝缘层材料。 (3)通过自由基聚合制备了两种功能化的聚苯乙烯共聚物,分别是含叠氮基团的聚苯乙烯共聚物(A)和含炔键的聚苯乙烯共聚物(B),两种共聚物在常见的有机溶剂中都有很好的溶解度。将共聚物A和B共混后在100℃进行加热交联形成交联的聚苯乙烯薄膜,研究了交联反应的过程和交联的最佳条件。通过MIM测试可以看出交联后的聚苯乙烯薄膜具有很好的的绝缘性能,且优于第二章中聚合物和小分子交联剂共混体系得到的热交联聚合物薄膜。将制备的热交联聚苯乙烯薄膜作为绝缘层材料应用到溶液法制备的底栅-底接触 OFETs器件中,取得了不错的器件性能。器件的迁移率为0.15 cm2/V s,阈值电压为?0.3 V,开关比为106。 (4)通过自由基聚合和脱保护反应制备了两种单链型双官能团功能化的共聚物:co-PMMA2和co-PS2。通过TAAC反应,共聚物co-PMMA2和co-PS2在100℃加热0.5 h就可以分别形成稳定的热交联聚合物薄膜。相比于共混体系,单链型双官能团功能化的共聚物进一步提高了交联反应的效率,增强了交联聚合物薄膜的耐溶剂性。交联后的薄膜表面光滑,具有很低的漏电流密度。将制备的热交联聚合物薄膜作为绝缘层材料应用到溶液法制备的底栅-底接触OFETs器件中,并研究了器件性能。其中基于co-PMMA2的OFETs的迁移率达到了0.59 cm2/V s,开关比为105。 (5)设计合成了一种分别含有叠氮基团和炔键的双组份交联剂,将聚苯乙烯与双组份交联剂共混后在100℃加热1 h得到了交联聚苯乙烯共混薄膜。通过研究热交联聚合物薄膜的表面形貌和绝缘性能确定了交联剂的最佳添加量,合适比例的交联剂可以显著增加PS薄膜的绝缘性能。与基于未交联PS薄膜的OFETs器件相比,以热交联聚苯乙烯薄膜为绝缘层的器件有更低的栅极漏电流和更好的器件稳定性。