【摘 要】
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灵敏度是基于有机场效应晶体管（OFET）气体传感器的重要参数。高灵敏度能够使得传感器对外界气体浓度变化迅速产生响应,对目标气体的阈限值或最低爆炸限的监测具有重要意义。三组分共轭聚合物广泛应用于制备双极型有机半导体和太阳能电池,而将其应用于OFET气体传感器的研究较少。本论文制备了基于联噻吩-氮杂异靛蓝-双（2-氧代二氢-7-氮杂吲哚-3-亚基）苯并二呋喃二酮的三组分给体-受体共轭聚合物（BTNID
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灵敏度是基于有机场效应晶体管（OFET）气体传感器的重要参数。高灵敏度能够使得传感器对外界气体浓度变化迅速产生响应,对目标气体的阈限值或最低爆炸限的监测具有重要意义。三组分共轭聚合物广泛应用于制备双极型有机半导体和太阳能电池,而将其应用于OFET气体传感器的研究较少。本论文制备了基于联噻吩-氮杂异靛蓝-双（2-氧代二氢-7-氮杂吲哚-3-亚基）苯并二呋喃二酮的三组分给体-受体共轭聚合物（BTNIDNBIBDF）的OFET气体传感器,通过改变NBIBDF的比例,研究其对OFET气体传感器灵敏度的影响,并测试不同NBIBDF比例聚合物半导体的能级探究其原因。通过浓度调控半导体薄膜的表面形貌,对传感器灵敏度进一步优化,以得到高灵敏度基于OFET的NO2气体传感器。主要内容如下:（1）通过改变三组分共轭聚合物BTNIDNBIBDF中NBIBDF的比例,制备了基于OFET的气体传感器,研究不同NBIBDF比例对聚合物传输特性以及传感器对氧化性气体NO2和还原性气体NH3的灵敏度变化。结果表明BTNIDNBI BDF-50对NO2气体的灵敏度最高,对10 ppm NO2气体的灵敏度为72.67%。通过测试不同聚合物的能级,研究聚合物在暴露于目标气体时其内部载流子浓度变化对传感器导通电流的影响。在测试p型传输特性时,较窄的禁带宽度使价电子容易跃迁至导带,提高传感器对氧化性气体的灵敏度;较低的价带能量提高了聚合物得电子能力,提高其对还原性气体的灵敏度,而n型半导体内低空穴浓度致使其灵敏度较低。这项工作为合成应用于OFET气体传感器的高灵敏度有机半导体提供了设计思路。（2）通过控制BTNIDNBIBDF-50的浓度调控半导体薄膜的表面形貌,研究其对NO2灵敏度的影响。聚合物半导体BTNIDNBIBDF-50的浓度为2 mg/ml时对NO2气体表现出最优的传感性能,对10 ppm NO2气体的灵敏度为121.44%。形貌分析表明降低三组分共轭聚合物BTNIDNBIBDF-50浓度会使薄膜表面出现明显的孔洞结构,提高传感器对NO2气体的灵敏度。但过多的孔洞又会使气体解吸附速率的变化大于吸附速率变化,导致传感器灵敏度降低。通过测试传感器对不同有机溶剂蒸汽的响应,证明所制备的传感器对NO2气体具有良好的选择性。通过对传感器进行超过100次的循环测试,证明所制备的传感器在长时间工作时具备高稳定性。
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