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有机场效应晶体管在低价、大面积、柔性电路中具有非常广泛的应用前景,因而备受人们关注。自有机场效应晶体管问世以来,开发综合性能优良(迁移率高,开关比大,稳定性好)的半导体材料和优化器件制备工艺一直都是有机场效应晶体管领域研究的热点与难点。
本论文主要致力于有机场效应晶体管的制备以及性能研究,主要研究内容有以下三个方面:
1.研究了以并三噻吩为基本功能单元的二聚体P型有机半导体材料,制备了高性能的有机薄膜场效应晶体管。苯环取代的β-并三噻吩的二聚体的空穴迁移率高达2.0 cm2Ns,开关比为108,并且有非常好的稳定性,在空气中放置了半年以后,器件仍保持了优越的性能。其主要原因可能是弱分子间相互作用力的协同效应,诱导有机半导体分子形成更为紧密有序的自组装结构。
2.研究了一种新型的硒杂花有机半导体材料的单晶器件性能。对于用气相法制得的微纳米线以贴金膜的方法成功制备了它的单根微纳米单晶场效应晶体管。器件具有很高的迁移率2.66 cm2/Vs,电流开关比2.3x105。器件的高性能是由于化合物分子间存在很强的Se...Se相互作用,这种强相互作用可能诱使形成了有利于高效的电荷传输的双通道自组装结构。
3.初步研究了空气中稳定的N型半导体材料—全氟烷基链取代的苝二酰亚胺。通过真空蒸镀的方法制备了化合物的薄膜器件。目前报导的空气中稳定的N型有机半导体材料较少,而全氟烷基链取代的苝二酰亚胺薄膜在空气中的迁移率为0.052 cm2Ns,开关比为8×106,与其在真空中的性能保持一致,说明了该化合物是空气中稳定的N型有机半导体材料。