膦酸自組裝分子(SAMs)在基于萘四酰亞二胺衍生物(NDIs)的n型有機薄膜晶體管(OTFTs)中的應用.pdf

1、有機薄膜晶體管(OTFTs)作為有機集成的核心組件，是一種由有源層、金屬電極和絕緣層組成的場效應器件。近年來，由于OTFTs器件在下一代電子設備如柔性顯示器以及低成本射頻識別標簽中的潛在商業(yè)化應用已經引起了人們的廣泛關注。但是仍有許多挑戰(zhàn)制約著OTFTs在有機集成上的實際應用，缺少高性能且空氣穩(wěn)定性好的n型有機半導體材料就是其中的一個挑戰(zhàn)。
　　本文的主要研究內容如下：
　　1、本文選擇了三種不同的膦酸自組裝分子（NAPA、

2、TDPA、ODPA），通過溶液濃縮提拉法（T-BAG）分別在SiO2絕緣層表面形成了自組裝分子層（SAMs），并闡述了自組裝分子與絕緣層的作用的基本原理；通過觀測自組裝薄膜的接觸角，可知三種膦酸分子均有良好的疏水性，得以減小絕緣層表面的表面能；對ODPA分子自組裝薄膜的AFM圖譜進行了分析，發(fā)現ODPA在SiO2絕緣層形成了致密均勻的單層薄膜。
　　2、經過有機合成并分離提純得到幾種NDI衍生物有機半導體材料；通過熱重分析確定有機

3、半導體材料的熱分解溫度（Td），表明幾種NDI衍生物分子在蒸鍍時均沒有發(fā)生分解。測繪了NDI衍生物的循環(huán)伏安曲線，計算材料所對應的LUMO能級，結果表明這幾種NDI衍生物分子的LUMO能級變化不大，均在-3.8eV左右。
　　3、利用真空沉積技術制備了基于五種NDI衍生物分子（NDI-TP、NDI-Cy5、NDI-C8、NDI-C14、NDI-C16）的OTFTs器件；對基于不同NDI衍生物的OTFTs器件的半導體特性進行了表征，

4、測試出相應的輸出特性曲線以及轉移特性曲線，從而計算得到OTFTs器件的半導體性能參數；對比OTFTs的半導體性能，分析了三種膦酸自組裝分子修飾SiO2絕緣層表面對器件性能的改善效果，討論了基底溫度（Tsub）對器件性能的影響；就三種膦酸自組裝分子而言，ODPA對器件性能的改善效果更為明顯；其中當基底溫度為25℃，基于NDI-C14的OTFTs器件在ODPA的修飾下，載流子遷移率達到了5.83×10-2cm2/V?s,相對于未進行自組裝的