小分子场效应晶体管

近几年来，作为新一代半导体晶体管的有机场效应晶体管(OFET)在制备技术和器件性能上都取得了很大的进步,并引起了有机半导体领域研究人员的广泛关注。本文主要介绍了常见的小分子材料在场效应晶体管中的应用，并对几种有机小分子材料的结构和场效应性能做了总结。     

高迁移率聚合物半导体材料最新进展

自20世纪80年代以来,聚合物半导体材料及其薄膜场效应晶体管器件(OFETs)已取得系列突破性进展.目前,已有数百种聚合物半导体材料被成功应用于OFETs中,空穴迁移率值最高已达36.3 cm~2·V~(-1)·s~(-1),可与有机小分子半导体材料甚至可同无定形硅相媲美.综述了近年来国内外高迁移率聚合物半导体的最新进展.分类对比总结和评述了空穴传输型(p-型)、电子传输型(n-型)和双极传输型聚合物半导体材料,并对聚合物半导体材料分子设计思路、薄膜OFETs器件制备及其性能参数进行了重点阐述.同时,总结了聚合物半导体材料的分子结构、聚集态结构与OFETs器件性能之间的内在关系,为今后设计与合成综合性能优异的聚合物半导体材料提供一定理论指导.     

聚合物场效应晶体管材料及其器件

导电聚合物因为可以大面积成膜、器件制作工艺简单,近年来在有机场效应晶体管的研究中受到越来越多的关注。有的聚合物场效应晶体管其性能已经可以和无定型硅晶体管相比拟。本文回顾了聚合物场效应晶体管的发展历程,概述了聚合物场效应晶体管的材料、器件制作、性能及工作机理。同时,对聚合物场效应晶体管的发展前景和目前存在的问题作了简单的总结。     

聚合物场效应晶体管材料及其器件

导电聚合物因为可以大面积成膜、器件制作工艺简单,近年来在有机场效应晶体管的研究中受到越来越多的关注.有的聚合物场效应晶体管其性能已经可以和无定型硅晶体管相比拟.本文回顾了聚合物场效应晶体管的发展历程,概述了聚合物场效应晶体管的材料、器件制作、性能及工作机理.同时,对聚合物场效应晶体管的发展前景和目前存在的问题作了简单的总结.     

基于荧蒽酰亚胺的立构规整共轭高分子的合成与场效应晶体管性能

荧蒽是一种典型的具有高度平面结构的稠环芳烃，中心独特的五元环赋予了它缺电子特性，因此非常适合用于构筑稠环酰亚胺类受体砌块。然而，由于功能化位置受限，荧蒽酰亚胺砌块还未能成功用于共轭高分子的构建。本工作基于一种具有不对称结构的2,3-酰亚胺荧蒽砌块，成功构建了两个新型给受体(D-A)型共轭高分子，即无规结构的PF1以及立构规整结构的PF2,并详细表征了它们的光物理性质以及场效应晶体管器件性能。研究发现，PF2由于立构规整结构形成了相对有序的分子聚集以及更加优异的薄膜形貌，所制备的场效应晶体管器件表现出1.72×10^-5 cm²·V^-1·s^-1的空穴迁移率，而基于无规PF1制备的场效应晶体管则未能测出器件性能。本工作不仅表明2,3-酰亚胺荧蒽作为受体砌块在构建新型D-A型高分子半导体上具有一定的发展潜力，且进一步证实了分子规整性对分子堆积行为和光电性能的关键影响。     

聚合物场效应晶体管材料及其器件

导电聚合物因为可以大面积成膜、器件制作工艺简单,近年来在有机场效应晶体管的研究中受到越来越多的关注.有的聚合物场效应晶体管其性能已经可以和无定型硅晶体管相比拟.本文回顾了聚合物场效应晶体管的发展历程,概述了聚合物场效应晶体管的材料、器件制作、性能及工作机理.同时,对聚合物场效应晶体管的发展前景和目前存在的问题作了简单的总结.     

基于异靛青的聚合物场效应晶体管材料研究进展

20世纪80年代以来,有机电子学领域的研究取得了很大进展.有机半导体材料凭借其成本低、质量轻、柔性好、易修饰、可大面积溶液加工等特点吸引了学术界以及工业界的极大关注.其中,第三代有机共轭聚合物,给-受体(Donor-Acceptor,简称D-A)共轭聚合物材料的发展尤为迅速.最近,以异靛青(Isoindigo,IID)类结构作为受体片段的D-A共轭聚合物被发现具有优异的性能,特别是在聚合物场效应晶体管器件中获得了最高3.62 cm~2·V~(-1)·s~(-1)的空穴迁移率,其衍生物获得14.4 cm~2·V~(-1)·s~(-1)的空穴迁移率,具有良好的应用前景.综述了近年来国内外关于异靛青结构在聚合物场效应晶体管材料中的应用,对其分子结构设计、器件制备以及构效关系做了详细介绍,希望为今后异靛青类化合物的应用拓展提供指导思路.     

聚合物太阳电池光伏材料

聚合物太阳电池由共轭聚合物给体和可溶性富勒烯衍生物受体的共混膜夹在ITO透光电极和金属电极之间所组成,具有结构简单、成本低、重量轻和可制成柔性器件等突出优点,近年来受到广泛关注。聚合物太阳电池中的给体和受体光伏材料是决定器件性能的关键。本文综述了共轭聚合物给体和富勒烯受体光伏材料的最新研究进展,对共轭聚合物受体材料和给体-受体双缆型共轭聚合物光伏材料的研究进展也进行了简要介绍。在共轭聚合物给体材料中对聚噻吩衍生物以及含有苯并噻二唑的窄带隙D-A共聚物进行了重点介绍。     

基于萘二酰亚胺受体单元的n-型聚合物受体材料在光电领域的研究进展

近年来,n-型聚合物受体材料逐步在有机光电器件领域,尤其是全聚物太阳能电池领域,得到了广泛的研究。目前,报道较多的具有高的电荷迁移率和电子亲合性的n-型聚合物主要是基于萘二酰亚胺(NDI)的n-型聚合物受体材料,这类基于NDI的n-型聚合物材料表现出比富勒烯衍生物受体材料更好的热/机械性能及太阳光吸收,同时可以灵活的调节包括光学性能、电子结构、结晶性、溶解性和电荷传输等不同的内在特性从而提高器件的性能。本文根据聚合物结构组成的不同,归纳了近年来基于萘二酰亚胺的D-A聚合物受体材料的研究进展,详细描述了其相对应的给体材料和器件结构及后处理条件对器件性能的影响。同时,总结评述了针对基于萘二酰亚胺的D-A聚合物作为受体材料的全聚物太阳能电池器件工艺条件,最后展望了基于萘二酰亚胺的D-A聚合物应用在全聚物太阳能电池领域的发展前景。     

含硒杂环萘二酰亚胺衍生物的合成及其场效应性能研究

萘二酰亚胺(NDI)类化合物由于其较好的平面性和较强的接受电子能力,被广泛应用于有机场效应晶体管(OFETs)和有机太阳能电池中(OSCs)。然而,高迁移率的n型和双极性NDI类半导体材料较少。基于此,本文设计合成了核位硒杂环修饰的NDI衍生物,通过引入1,2-二硒苯和1,2-二硒萘基团,对其能级进行了有效的调控,获得了两个新型的窄带隙NDI衍生物。通过溶液旋涂法,制备了两种材料的底栅底接触场效应晶体管器件,二者在空气中都表现出n型半导体特性,退火温度为120℃时性能达到最优,分别为1×10~(-3)cm~2·V~(-1)·s~(-1)(4)和5×10~(-3)cm~2·V~(-1)·s~(-1)(5)。同时,通过原子力显微镜和X射线衍射对材料薄膜的退火过程进行了研究。     

硒吩聚合物/寡聚物有机光电材料研究进展

主要从光电性能角度总结了近几年硒吩聚合物/寡聚物在有机太阳能电池(OSCs)、场效应晶体管(FETs)、发光二级管(LED)等方面的研究进展。目前,基于聚硒吩并[3,4-b]硒吩-苯并二硒吩(PSeB2)(polyselenopheno[3,4-b]selenophene-co-benzodiselenophene)本体异质结太阳能电池器件的能量转化效率最高,达6.87%;场效应晶体管方面,基于PSeDPP(P28)器件的空穴迁移率最高达1.62cm2.V-1.s-1。基于PFO-DDSTQ(一种硒吩芴基聚合物)的发光二级管,表现出目前基于硒吩化合物的最长波长发光器件,EL光谱峰值约860nm。通过对研究者的研究成果的总结发现,在有机光电器件的应用领域中硒吩聚合物/寡聚物是一种极具应用前景的材料。     

聚合物太阳能光伏技术研究进展

聚合物太阳电池因其结构简单、成本低、重量轻和可制成柔性器件等突出优点,近年来受到广泛关注,成为发展绿色可再生能源的重要方向。聚合物太阳电池中的给体和受体光伏材料是决定器件性能的关键,本文综述了共轭聚合物给体和富勒烯受体光伏材料的最新研究进展,并在共轭聚合物给体材料中对聚噻吩衍生物以及窄带隙D-A共聚物进行了重点介绍。同时讨论了薄膜优化和器件稳定性,最后从提高电池效率的几个方面展望了聚合物太阳电池的发展方向。     

高性能双极性聚合物半导体材料与晶体管器件

有机聚合物半导体材料与晶体管器件是融合了化学、材料、半导体以及微电子等学科的前沿交叉研究方向.聚合物半导体材料分子是该领域研究的重要内容,其中双极性聚合物分子半导体材料,兼具了电子和空穴的双重载流子输运能力而受到学术界的广泛关注.本文总结了双极性聚合物半导体材料与器件的研究进展,重点介绍了我们在D-A型双极性聚合物分子半导体材料设计、加工技术与器件制备以及功能应用方面的研究工作,并论述了双极性聚合物分子半导体材料与器件研究过程中存在的科学问题及发展方向.     

新型共轭聚合物的设计合成及其在场效应晶体管的应用

近年来,有机场效应晶体管(OFETs)由于在柔性器件和可穿戴电子学中的潜在应用受到了学术界和工业界的普遍关注,尤其是以聚合物半导体材料构筑的晶体管性能得到了快速的发展.如何设计合成用于OFETs的高性能聚合物半导体材料,一直是我们的追求目标.然而,分子结构对迁移率的影响仍缺少系统的比较.本文综述了近年来国内外新型聚合物材料的最新进展.我们按照材料的种类以及载流子的传输类型进行了分类,对高性能聚合物材料的发展过程、材料的设计思路以及相应的FETs性能进行了系统地归纳总结.通过研究分子及分子聚集态结构与器件性能之间的关系,希望为以后设计合成新型的高性能的聚合物材料提供有益的借鉴和指导.     

有机单晶场效应晶体管

有机单晶场效应晶体管的研究对于探索电子的本质特性具有十分重要的意义。近几年来,不管是在制备技术还是在器件性能的研究方面,有机单晶场效应晶体管均取得了很大的进步,并由此引起了社会的广泛关注,成为场效应晶体管领域的一个重要研究方向。本文主要介绍了有机单晶的生长方法、有机场效应器件的各种制备技术、器件的迁移率及其影响因素,并对有机单晶场效应晶体管的发展前景和面临的一些问题作了简要的讨论。     

有机单晶场效应晶体管

有机单晶场效应晶体管的研究对于探索电子的本质特性具有十分重要的意义.近几年来,不管是在制备技术还是在器件性能的研究方面,有机单晶场效应晶体管均取得了很大的进步,并由此引起了社会的广泛关注,成为场效应晶体管领域的一个重要研究方向.本文主要介绍了有机单晶的生长方法、有机场效应器件的各种制备技术、器件的迁移率及其影响因素,并对有机单晶场效应晶体管的发展前景和面临的一些问题作了简要的讨论.     

溶液法制备的氧化锌多层膜及其场效应性质(英文)

通过旋涂法,采用不同浓度的前躯体制备了氧化锌多层膜,并制备了基于此多层膜的薄膜晶体管器件.实验证明,基于按照氧化锌前躯体浓度顺序为0.25、0.10和0.05 mol.L-1依次旋涂前躯体溶液制备的氧化锌薄膜的晶体管器件的载流子迁移率为0.02 cm.2V-.1s-1,高于按照浓度顺序为0.05、0.10和0.25 mol.L-1依次旋涂前躯体溶液制备的氧化锌薄膜的载流子迁移率(0.013 cm2.V-.1s-1).原子力显微镜(AFM)结果表明,前一种薄膜粗糙度的均方根值(rms)为3.95 nm,而后一种薄膜粗糙度的rms远远高于前者,为4.52 nm,这就说明了氧化锌薄膜的粗糙度对薄膜的半导体性质有很大的影响,这是由于平整的薄膜有利于形成理想的源/漏电极与半导体层的接触.在晶体管中,起传输作用的半导体层是靠近ZnO/SiO2界面处的几纳米的半导体层中的氧化锌晶粒,因此起始形成的氧化锌薄膜的结晶度影响着晶体管的性能.采用X射线衍射(XRD)测试了多层膜中起始形成的薄膜的结晶性能.对于前一种薄膜,起始形成的薄膜为多晶薄膜,而对于后一种薄膜,起始形成的薄膜是无定形薄膜.因此,粗糙度以及起始形成的薄膜的结晶度影响着多层半导体薄膜的性质.     

二萘嵌苯二酰亚胺衍生物的半导体性质

应用密度泛函理论研究了四种二萘嵌苯二酰亚胺(PDI)(N,N'-二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(1), N,N'-二(3-氯苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(2), N,N'-二(3-氟苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(3)和N,N'-二(3,3-二氟苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(4))半导体材料的最高占据轨道和最低未占据轨道能量、离子化能和电子亲和能以及在电荷传导过程中的重组能. 与化合物2-4的最高占据轨道和最低未占据轨道能量变化相同, 在PDI分子外围引入氯苯甲基或氟苯甲基后导致化合物2-4的绝热电子亲和能有不同程度的增加. 应用Marcus电子传导理论, 计算了这四种半导体材料应用于有机场效应晶体管在电子传递过程中的电子耦合和迁移率. 计算结果表明:这四种化合物相对于金属金电极而言具有较小的电子注入势垒, 是优良的n型半导体材料. 计算的这四种半导体材料的电子传输迁移率分别为5.39, 0.59, 0.023和0.17 cm2·V-1·s-1. 通过研究化合物分子在还原过程中几何结构变化和在化合物3晶体中不同类型的电子传递路径, 合理地解释了化合物1-4在有机场效应晶体管电荷迁移过程中具有较高的电子迁移率.     

溶液法大面积制备有机小分子场效应晶体管

作为柔性电子器件的基本构筑元件,有机场效应晶体管(OFETs)近年来受到深入研究并在高性能材料研发和器件多功能应用等方面取得了长足的进展。溶液加工技术以其温和的操作条件和灵活多样的工艺流程,成为实现高性能有机场效应晶体管器件低成本、大面积制备的优良选择。与聚合物相比,小分子有机半导体材料具有较高的固态堆积有序度及紧密程度和材料纯度,更易加工出性能优良的器件。然而小分子材料的成膜性较差,溶液加工潜能欠佳。如何通过不同的溶液加工技术制备取向均一的大面积连续小分子半导体薄膜,进而构筑高性能大面积器件阵列,成为了领域内的研究重点。本文概述了近年来可溶液加工且性能优良的小分子有机半导体材料研究进展,并依据工艺特点,分别介绍了溶液滴注、弯液面引导涂布和打印这三类可实现大面积制备的溶液加工技术,最后对溶液法大面积制备有机小分子场效应晶体管领域的发展前景进行了展望。     

有机单晶场效应晶体管

有机单晶场效应晶体管的研究对于探索电子的本质特性具有十分重要的意义。近几年来，不管是在制备技术还是在器件性能的研究方面，有机单晶场效应晶体管均取得了很大的进步，并由此引起了社会的广泛关注，成为场效应晶体管领域的一个重要研究方向。本文主要介绍了有机单晶的生长方法、有机场效应器件的各种制备技术、器件的迁移率及其影响因素，并对有机单晶场效应晶体管的发展前景和面临的一些问题作了简要的讨论。