小分子半导体低维结构的制备及其光电性能研究

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小分子半导体低维材料,具有与高分子和无机半导体材料不同的特殊的光电性能,近来越来越引起人们的关注。小分子有机半导体低维结构显示了良好的分子和性能的可调节性、易加工性,与轻质、柔性基底的可兼容性,并可溶液化、低成本、规模化加工,可集成于微型光电子器件,是柔性电子和印刷电子最理想的材料。但是低维小分子半导体材料的可控制备依旧是一个难题,对它们性能的研究也尚处于起步阶段。因此对小分子半导体低维结构的可控制备和性能的研究,无论在理论上还是在实际的应用领域都具有重要意义。本文对几种有机小分子半导体材料低维的可控构筑及其光电性能做了一些研究。  1、我们用一种简单的溶液诱导自组装的方法,利用DBTTF(电子给体)和TCNQ(电子受体)之间的超分子作用力,合成了一种新颖的共晶微米棒。经STEM,XRD,SAED,Raman和UV-Vis-NIR光谱表征,确认了这种结构是由DBTTF和TCNQ按分子比1∶1间隔堆积而成。为了进一步研究它们的电学传输性能,构筑了底栅、底电极的单元型场效应晶体管,器件经过简单的优化,在大气状态下,显示了双极性的电荷传输特性,电子迁移率和空穴迁移率分别达到0.13 cm2 V-1s-1和0.04 cm2 V-1 s-1。  2、我们用一种简单的溶液诱导自组装的方法,制备了CoOEP-TCNQ共晶纳米纤维,把它们直接用于制备原型器件。基于此共晶纳米纤维的器件显示了较好的光电响应性能,并发现其光电导性能受栅压和光强度的调控。实验表明此类电荷转移符合物可作为光响应材料。  3、我们通过一个简单的溶液方法,制备了形貌较好表面光滑的有机单晶NPB微米片,并发现其具有光波导性能。研究结果表明,NPB微米片局部激发的荧光可以沿着平面传导到片状边缘发出光,光在片状结构二位平面内的传导具有方向性。  4、我们以水滴为模板,通过在硅基底上挥发有机小分子NPB氯仿溶液的方法,成功实现了NPB环状结构的原位组装,并对NPB环的形貌和光学性能进行了研究。发现环显示了很明显的荧光偏振性能,并与其中心角西有关。这现象表明NPB分子在环内的排列是有序的。系统的研究表明,硅基底上冷凝的水滴是成环必不可少的条件。这种成环方法也可用于其它的小分子,例如富勒烯、卟啉等。
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