雜化有機(jī)共軛化合物的合成及場(chǎng)效應(yīng)性能研究.pdf

1、近年來(lái),有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研究引起了人們極大的興趣,由于有機(jī)材料來(lái)源廣、制備工藝簡(jiǎn)單、成本低和柔韌性好,有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管可被用作全有機(jī)主動(dòng)顯示、電子紙、智能卡、電子商標(biāo)、存儲(chǔ)器、傳感器和有源矩陣顯示器等,顯示出很大的潛力。有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的性能主要取決于有機(jī)半導(dǎo)體層的載流子遷移率,因此合成新的有機(jī)半導(dǎo)體材料和探索分子結(jié)構(gòu)、有機(jī)薄膜形貌和場(chǎng)效應(yīng)性能之間的關(guān)系一直是研究的重點(diǎn)。本論文主要合成了兩類(lèi)雜化有機(jī)半導(dǎo)體材料并研究了其光學(xué)和電學(xué)性能。

2、　　 1.研究基于噻吩的雜化有機(jī)化合物的光學(xué)、形貌、單晶和薄膜場(chǎng)效應(yīng)性能。在此論文中設(shè)計(jì)合成了5-(9-丁基-3-咔唑基)連三噻吩(BCTT)、2,5-雙(9-丁基-3-咔唑基)噻吩(BBCT)和2-(9-丁基-3-咔唑基)-5-(2-二苯并噻吩基)噻吩(BCDT)三個(gè)有機(jī)物。它們分子結(jié)構(gòu)差別在于噻吩一端的取代基不同,由此表現(xiàn)出完全不同的光學(xué)、形貌和電學(xué)性質(zhì)。化合物BCTT晶體中分子呈Herringbone排列,相鄰分子主軸相互平行,

3、也就是H型堆積,分之子間具有較強(qiáng)的作用力。而B(niǎo)BCT和BCDT固體內(nèi)分子堆積屬于J型,分之子間的作用力較弱,兩者的微晶表現(xiàn)出很好的韌性。BCTT的真空蒸鍍膜具有高的結(jié)晶性和有序度,而B(niǎo)BCT和BCDT的真空蒸鍍膜是無(wú)定形的,膜的結(jié)晶性對(duì)其場(chǎng)效應(yīng)性能產(chǎn)生很大的影響。
　　 三個(gè)化合物均表現(xiàn)出p型半導(dǎo)體特征,BCTT薄膜場(chǎng)效應(yīng)器件載流子遷移率超過(guò)10-3cm2/V·s,其單晶遷移率最高可達(dá)0.094 cm2/V·S,遠(yuǎn)高于BBCT和

4、BCDT單晶器件,而且BCTT的單晶器件具有良好的空氣穩(wěn)定性。它們的場(chǎng)效應(yīng)性能差別主要與固體中分子的排列有關(guān)。這些結(jié)果將有助于對(duì)有機(jī)分子結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的理解和研究雜化有機(jī)化合物的載流子本征遷移特性。
　　 2.研究二苯乙烯類(lèi)雜化化合物的光學(xué)和場(chǎng)效應(yīng)性能。通過(guò)Horner-Emmons反應(yīng)合成六個(gè)對(duì)稱(chēng)二苯乙烯類(lèi)化合物:4,4’-雙(2-噻吩乙烯基)聯(lián)苯(BTVBP)、4,4’-雙(2-連二噻吩乙烯基)聯(lián)苯(BBTVBP)、4,4’

5、-雙(2-并二噻吩乙烯基)聯(lián)苯(BTTVBP)、4,4’-雙(2-二苯并噻吩乙烯基)聯(lián)苯(BDTVBP)、4,4’-雙[2-(3-N-丁基咔唑基)乙烯基]聯(lián)苯(BBCVBP)和4,4’-雙(9-蒽基乙烯基)聯(lián)苯(BAVBP)。它們的合成方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)率較高。由于其端取代基的不同而表現(xiàn)出不同的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)。
　　 BTTVBP和BDTVBP薄膜的吸收峰相對(duì)于溶液來(lái)說(shuō)出現(xiàn)了藍(lán)移現(xiàn)象,在固態(tài)中相鄰分子呈H型聚集；BTVBP和BBTVB

6、P薄膜的吸收峰出現(xiàn)了非常明顯的寬化現(xiàn)象,說(shuō)明在這兩個(gè)化合物固態(tài)中相鄰分子作用比較復(fù)雜,可能同時(shí)存在多種排列方式；而B(niǎo)BCVBP固態(tài)的吸收譜和溶液吸收譜重疊,說(shuō)明固體中分子之間作用力與溶液類(lèi)似,比較弱。與其它五個(gè)二苯乙烯類(lèi)化合物不同,BAVBP固態(tài)膜的熒光強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于溶液中的,表現(xiàn)出凝聚態(tài)熒光增強(qiáng)效應(yīng)。
　　 通過(guò)XRD和AFM研究了這些化合物的真空鍍膜形貌。BTVBP和BBCVBP膜的結(jié)晶性差。其余的化合物真空蒸鍍膜都表現(xiàn)出良好

7、的結(jié)晶性。BBTVBP真空蒸鍍后有新升華相的產(chǎn)生,經(jīng)過(guò)OTS處理后升華產(chǎn)生的新相變成主要成分。在高的襯底溫度下,OTS處理有助于BTTVBP分子采取更加垂直的方式排列在基片上。
　　 BAVBP沒(méi)有場(chǎng)效應(yīng)性能,其余均是p型半導(dǎo)體材料。BTVBP的薄膜場(chǎng)效應(yīng)性能一般,歸因于膜結(jié)晶性較差。BBTVBP和BTTVBP空穴遷移率均超過(guò)10-2cm2/V·s,開(kāi)關(guān)比超過(guò)105。BDTVBP表現(xiàn)出好的場(chǎng)效應(yīng)性能,空穴遷移率可達(dá)5.2×10-