氟代酞菁銅的制備及其場效應器件的性能研究.pdf

1、有機半導體器件由于在大面積、低能耗、低成本、柔性化和微/納米級電子產品方面的應用在世界范圍內引起了廣泛關注，被認為是下一代主流半導體器件。酞菁（Pc）類化合物及其衍生物具有獨特的電學、光學、磁學特性，且具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，分子組成和結構具有可控調節(jié)性能，是一類具有應用前景的有機半導體材料。金屬酞菁（MPc）類化合物及其衍生物由于具有以上優(yōu)良的性能而廣泛作為有源層被應用到有機薄膜場效應晶體管（OTFTs）器件。普遍認為通過引入

2、吸電子基團可以調控MPc的電荷傳輸性能，使p型有機半導體材料轉變?yōu)閚型材料。本論文研究不同數(shù)目氟原子取代酞菁銅（FxCuPc,x=4,8,12,16）化合物的合成及其場效應器件性能，具體內容如下：
　　本文以氟代鄰苯二甲酰亞胺、氟代鄰苯二甲酸酐和氟代鄰苯二腈的方法制備了FxCuPc（x=4,8,12,16），其收率分別為64.61％、46.67%、85.31%、60.00%。對合成的FxCuPc（x=4,8,12,16）進行了基質

3、輔助激光解吸電離飛行時間質譜（MALDI-TOF-MS）、紫外可見吸收光譜（UV-Vis）、紅外吸收光譜（IR）、循環(huán)伏安（CV）電化學性能、掃描電子顯微鏡光譜（SEM）和材料本征遷移率（μ）等物理化學方面的研究。
　　對全氟取代酞菁銅（F16CuPc）場效應器件進行了優(yōu)化。研究了不同基底溫度對F16CuPc器件的影響，當溫度為110℃時制備的器件各方面性能最優(yōu)。將十八烷基三甲基氯硅烷（OTS）和六聯(lián)苯（p-6P）誘導層引入到有機

4、半導體薄膜及器件的制備中，最佳基底溫度分別為50℃和110℃，均獲得了高質量的有機半導體薄膜。p-6P作為誘導層時，電子遷移率最高達到了0.42cm2V-1s-1。研究了F16CuPc/p-6P/SiO2 OTFTs器件在空氣環(huán)境中的壽命，當放置240天以后，電子遷移率依然比未加修飾的新制備的F16CuPc/SiO2 OTFTs要高8倍以上。
　　進一步研究了FxCuPc（x=4,8,12,16）場效應器件，系統(tǒng)研究了氟原子數(shù)目對

5、分子結構、前線分子軌道、薄膜形貌和微觀結構以及分子的堆積聚集形式等方面造成的影響。F4CuPc器件的電子遷移率為2.6×10-4cm2V-1s-1；F8CuPc器件的電子遷移率為1.75×10-3cm2V-1s-1；F12CuPc器件在空氣環(huán)境中表現(xiàn)出了雙極性特性，空穴遷移率為0.005cm2V-1s-1和電子遷移率為0.006cm2V-1s-1；F16CuPc器件的電子遷移率為0.27cm2V-1s-1。引入不同數(shù)目氟原子可以使得酞菁