基于非對稱結構的有機半導體噴墨打印工藝及其取向機制研究.pdf

1、噴墨打印的方法由于工藝簡單、成本低廉且能精確圖案化等優(yōu)點而備受關注。對于溶液法而言，通過工藝改進對溶液法制備的有機半導體材料的生長進行取向控制能提高制備的有機薄膜晶體管(OTFT)的性能。在眾多的取向控制原理中，對表面能進行調(diào)節(jié)可以有效控制噴墨打印溶液的干燥行為，為底接觸OTFTs的噴墨打印制備提供了新的改進思路。
　　本文的主要研究為設計和構建了不同材料的不對稱電極（擁有不同的表面能），對噴墨打印溶液進行誘導形成取向生長結晶，優(yōu)

2、化有機薄膜晶體管的性能。在此框架下，我們研究了具體的制備參數(shù)與方法，及其對不對稱電極誘導作用的影響與微觀動力學機制。主要內(nèi)容如下:
　　(1)制備了底接觸金-銀不對稱電極器件，研究了半導體墨水在此結構器件溝道處的干燥過程及內(nèi)部溶液的流動過程。半導體溶液墨水在不同材料襯底上表現(xiàn)出的不同接觸角將打破液體/空氣界面處的表面張力與表面能的總體平衡。溶液內(nèi)部的表面張力存在梯度，在不對稱的馬蘭戈尼流的作用下使得溶液從接觸角較大的一側后退，形成

3、橫跨溝道生長結晶，提升了溝道處的電荷傳輸性能。對實驗條件如襯底溫度、溝道長度、噴墨打印點間距等進行了系統(tǒng)的研究，分析了其對于薄膜形貌和器件性能的影響。對OTFT器件的接觸電阻與體電阻進行了系統(tǒng)的分析，明確了控制結晶生長過程工作的意義。在最優(yōu)條件下制各的OTFTs在遷移率上相對于原始器件有了近2.5倍的提升。同時多器件制備的均勻性也因為薄膜的受控生長而得到了提升。
　　(2)采用化學氣相沉積(CVD)法制備石墨烯薄膜。對石墨烯生長過

4、程的工藝與參數(shù)進行了研究，通過對薄膜形貌與電學性能的表征，確定了較優(yōu)的CH4氣流量為20sccm，H2氣流量為20sccm。通過拉曼光譜證明了在最優(yōu)條件下制備的薄膜為高質量的單層石墨烯薄膜，可以用作器件電極材料。探究了不同的轉移與圖案化石墨烯電極的方法，通過形貌表征分析各方法的利弊，明確了采用先轉移后刻蝕的方法制備底接觸金-石墨烯不對稱電極器件。使用噴墨打印法制備器件有源層，半導體墨水在不對稱襯底的誘導作用下形成橫跨溝道生長的結晶。在石