有機多晶薄膜的生長機理研究.pdf

1、近年來，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，以有機半導(dǎo)體材料的器件達到了無機材料的器件性能，又因其加工性好，可在任意襯底上成膜，可柔性化，可大面積化，光電性能優(yōu)異，可人工合成，多樣性，輕量超薄，生產(chǎn)成本低廉等多方面的優(yōu)點，而受到了廣泛的關(guān)注，使得其在晶體管、太陽能電池、發(fā)光二級管等有機電子器件中有著廣闊的應(yīng)用前景。有機器件的制備，尤其是有機薄膜晶體管，關(guān)鍵是有機半導(dǎo)體層的形成，且其器件性能在很大程度上依賴于有機半導(dǎo)體薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌，從而研究有機半

2、導(dǎo)體薄膜的制備與生長機理以期有的放矢的調(diào)控薄膜形貌改善器件性能。
　　 首先，我們采用真空蒸鍍的方法，在自組裝處理過的二氧化硅襯底上制備出并五苯薄膜，利用原子力顯微鏡對沉積出不同厚度的薄膜進行表征，確定出一定厚度的薄膜的生長模式為島狀生長，在10nm到30nm左右，隨著薄膜的厚度增加，薄膜的表面粗糙度以粗化因子γ為0.07的快速增加，在30nm左右，粗化因子γ從0.07降為0.03，從AFM圖上我們可以看出當(dāng)薄膜的厚度達到60n

3、m，其形貌變化不大，且粗化因子γ幾乎等于0。在這里我們可以把粗化因子來表征分子層之間的分子擴散程度，作為參照我們在沒有自組裝襯底上得到了不同晶粒尺寸的薄膜形貌，也分析了其粗糙度跟厚度之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)其快速粗化過程很相似，得出了晶粒尺寸和粗化過程的沒有多大關(guān)系，從而否定了ESB模型，分析得出這種現(xiàn)象是由并五苯的多晶相變化導(dǎo)致。
　　 其次，研究了N型新合成材料萘二亞胺衍生物薄膜的生長機理，利用原子力顯微鏡對沉積出不同厚度的薄膜進行

4、表征，確定出有別于并五苯薄膜的生長模式，隨著薄膜的厚度增加，其表面粗糙度只是在0.4nm～1.3nm范圍內(nèi)振蕩變化，為理想中的層狀生長。表征其同分異構(gòu)體薄膜的形貌，并采用了XRD和AFM分析了這對同分異構(gòu)體的薄膜晶體結(jié)構(gòu)，分別采用這兩種有機半導(dǎo)體薄膜為有源層制備出N型有機晶體管，測試其器件性能。
　　 最后，研究了雙極性晶體管中第一層材料的薄膜形貌對第二層材料的薄膜形貌的影響，也通過N型新材料沉積在不同厚度的并五苯薄膜表面上，即

5、不同粗糙度的襯底上，探究了薄膜在不同粗糙度的有機薄膜襯底上的形貌變化和生長機理，我們發(fā)現(xiàn)N型新材料的形貌隨著并五苯厚度的增加，其形貌越來越凹凸，粗糙度越來越大，同時采用調(diào)整N型新材料和并五苯薄膜的沉積順序制備出兩種器件性能不同的雙極性晶體管。
　　 綜上所述，本論文重點研究了有機多晶薄膜的生長行為和生長機理，用AFM表征了不同生長模式的有機半導(dǎo)體薄膜，分析了如何可控薄膜的生長模式，進一步理解薄膜的生長機理，為得到高有序、連續(xù)的有