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近年来,有机电子学研究领域取得很大的进展,从分子材料的设计合成到新的器件制备工艺发展迅猛。分子材料从实验室阶段进入实用化阶段,大面积柔性器件诸如有机显示、平板照明、可穿戴设备和逻辑电路等商业产品也相继问世。其中高性能的有机薄膜晶体管一直备受人们关注,有机场效应晶体管的性能和分子的堆积方式、结晶度、生长模式和纯度等因素相关。活性层的形貌控制尤其是薄膜的生长对于器件的性能显得尤为重要。本论文主要研究了一种芘类衍生物分子DMDPC的螺旋生长模式,通过观测露头台阶、螺旋条纹等证实了螺旋位错的存在。通过建立有机分子薄膜的螺旋生长模型,研究了在螺旋生长体系中沉积速率和衬底温度对薄膜形貌和器件性能的影响。 本论文主要包括以下几点: 1.简单的介绍论文的研究背景,对当前有关有机薄膜生长的理论以及螺旋生长理论做了简单的介绍。 2.通过设计四种不同的衬底界面,研究了不同修饰层对DMDPC分子的初始层生长形貌的影响。确定了在OTS-SAM单层膜修饰的SiO2衬底上,DMDPC分子呈现出螺旋岛状生长的特性,并通过AFM、XRD等表征手段,确定了其螺旋台阶高度为1.78nm,对应于单个DMDPC分子的长轴长度,确认了DMDPC分子的堆垛模式是长轴垂直于衬底的排列方式。 3.研究了不同生长条件下的DMDPC薄膜晶体管的性能,通过控制分子沉积速率和衬底温度,研究其对螺旋晶粒尺寸的影响,并系统地表征了不同沉积速率和不同衬底温度下的OTFT器件的电学性能,得到器件制备得最优化条件为沉积速率0.02nm/min,衬底温度为50℃。 4.初步建立了有机分子螺旋生长模式的位错模型,提出在低过饱和度条件下即沉积速率低、衬底温度高的条件下,薄膜遵循螺位错驱动的螺旋生长模式。 5.讨论了螺旋生长薄膜中的位错密度与沉积速率、衬底温度、器件迁移率的关系,将二维层状生长模式中,讨论初始生长层常用盼形核密度与三维螺旋岛状的位错密度联系起来,合理地解释了螺旋岛状生长的薄膜中的位错密度对优化薄膜形貌和器件性能的作用。