滴注法制备TIPS-pentacene纳米线阵列及其场效应晶体管性能研究

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与传统的无机器件相比,有机场效应晶体管器件(organic field-effect transistors,OFETs)具有良好的柔性、超薄、重量轻、制作成本低以及可大面积制造等优点,在柔性的展示中,柔性传感器和柔性集成电路等方面展现出广泛的应用前景,正在被研究人员普遍关注。溶液法生长有机单晶微纳米线是制备场效应晶体管半导体层的一种重要方法,它具有工艺简单、成本较低等优势,有利于大规模有机单晶微纳米线阵列的制备。在近几年的发展中,柔性有机场效应晶体管的性能有了明显的提高,而其中具有可贴合特性的柔性有机场效应晶体管受到广泛关注,它在制造可穿戴和可植入的芯片,电子眼相机型成像器,“智能”隐形眼镜,“智能”手术手套和柔性显示器等方面都有着重要的应用。将溶液法与柔性有机场效应晶体管器件结合,将推动柔性电子产品的出现,更好地满足现代电子产品轻薄、便携和易于设计等需要。在本文中,我们采用溶液法制备单晶微纳米线阵列,结合特殊的嵌入式叠层结构的电极制备方式得到了一种柔性的可贴合的大规模的有机场效应晶体管器件阵列,并研究了弯曲方向以及弯曲的不同曲率半径对它的影响。利用溶液法,以TIPS-pentacene为研究对象,这是一种研究非常火热的小分子有机材料,将TIPS-pentacene/三氯甲烷溶液滴注在衬底,得到了大面积有序的TIPS-pentacene单晶微纳米线阵列,其面积可以达到1cm X 1cm。并且通过结合特殊的叠层嵌入结构电极制造技术制造大规模柔性的可贴合的有机场效应晶体管阵列,制备出了 15行、8列的器件阵列,并得到了较高较均匀稳定的载流子迁移率,其迁移率范围在0.12 cm2V-1s-1-0.79 cm2V-1s-1之间。这种方法制备的有机场效应晶体管阵列可以很好的贴合于各类弯曲物体表面,同时我们还进一步研究了弯曲对有机场效应晶体管的性能的影响,这为优化有机单晶柔性器件制造工艺和改进器件性能提供了新的思路。
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