发光液晶材料的合成及发光特性研究

具有聚集诱导发光增强效应的发光液晶材料,能有效地解决一般发光材料聚集时荧光猝灭和液晶自组装之间的矛盾,在液晶显示等领域有极大的应用价值。本文报道了一种自发光液晶材料(2Z,2'Z)-2,2'-(1,4-亚苯基)二(3-(4-己氧基)苯基)丙烯腈(PHPA)。研究了PHPA的聚集态发光性质、溶剂化效应、热力学性质及发光各向异性。结果表明,PHPA同时具有聚集态诱导发光增强效应和液晶性,其有序取向的薄膜发出的光具有各向异性。该发光液晶材料应用于液晶显示将能简化器件结构、增加亮度、对比度和能效。     

溶液法制备有机薄膜晶体管的碳纳米管电极

采用十二烷基磺酸钠(SDS)和聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT/PSS)做分散剂制备了分散性能良好的多壁碳纳米管溶液,借助聚二甲基硅氧烷(PDMS)在硅片表面形成亲水疏水区域,采用溶液法制备了图案化的碳纳米管薄膜电极。应用图案化碳纳米管电极制作聚(3-己基噻吩)有机薄膜晶体管,以SDS和PEDOT/PSS为分散剂获得的器件迁移率分别为0.01 cm2.V-1.s-1和0.007 5 cm2.V-1.s-1,开关电流比均为3×103。     

应用混合溶剂制备高性能聚噻吩有机薄膜晶体管

采用良溶剂与不良溶剂混合的方法,提高了聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜晶体管的场效应迁移率.UV-Vis吸收光谱、掠角X-射线衍射和原子力显微镜研究表明,通过向P3HT的氯仿溶液中加入适量二氧六环可以增强溶液分子间π-π相互作用,在溶液中形成分子链有序排列的P3HT聚集体,从而提高了旋涂得到的聚合物薄膜结晶度,并控制分子沿着有利于电荷传输方向排列.薄膜的场效应迁移率在二氧六环的含量为10vol%时达到最高值1.7×10-2 cm2 V-1 s-1,与纯氯仿溶液制得的P3HT薄膜的迁移率相比提高了50多倍.     

具有叠层超薄膜结构的高性能有机晶体管氨气传感器EI北大核心CSCD

研究了基于给-受体共轭聚合物双(2-氧代二氢吲哚-3-亚基)-苯并二呋喃-二酮和联噻吩(PBIBDF-BT)超薄膜叠层晶体管的电学性能及氨气传感特性。使用相分离方法以及转移-刻蚀步骤制备了不同堆叠层数的PBIBDF-BT超薄膜。系统地研究了PBIBDF-BT超薄膜堆叠层数与器件性能的关系。实验结果表明,单层PBIBDF-BT超薄膜器件对氨气具有良好的传感性能,电学性能较差。超薄膜叠层能够有效提高传感器的电学性能,随着超薄膜叠层数量的增加,器件迁移率不断上升;超薄膜层数增加为3层及更多时迁移率上升趋势变缓,迁移率最大值为0.58 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)。超薄膜叠层器件氨气传感性能在层数为2层后呈现下降趋势。通过PBIBDF-BT超薄膜叠层方法,制备出在1.0×10^(-5)氨气环境下,迁移率为0.23 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)、源漏电流变化百分比为90.7%、性能良好的OFET氨气传感器。     

氧敏感性供体-受体共轭聚合物薄膜晶体管

研究了基于供体-受体共轭聚合物双(2-氧代二氢吲哚-3-亚基)-苯并二呋喃-二酮和联噻吩(PBIBDF-BT)薄膜晶体管的氧传感特性。在不同的氧气浓度下,器件展示了空穴和电子载流子的传感特性,如源漏电流、迁移率和亚阈值摆幅随着氧从半导体层内吸附/解吸附的过程中被调节。实验结果表明:随着真空度从0.7 Pa上升到0.08Pa,即氧气的体积分数从~5.3×10~(-6)降到~6×10~(-7),对于P型传输的迁移率、源漏电流(开态)和亚阈值摆幅分别改变了-52.7%、-51.3%和48%,而对于N型传输分别改变了42.3%、59.5%和-39%。并且腔室中氧气的浓度从~8×10~(-7)降到~6×10~(-7),变化了~2×10~(-7),相应的P型和N型源漏电流分别变化了-45.9%和31.1%。基于PBIBDF-BT聚合物薄膜晶体管能够实现对氧气的双极性检测和低的氧检测线。     

α-氰基取代二苯乙烯衍生物的合成与发光特性研究

设计合成了一种α-氰基取代二苯乙烯衍生物(Z)-2-(4-氨基苯基)-3-(4-辛烷烷氧基苯基)丙烯腈(CN-APHP)。通过紫外吸收光谱、荧光发射光谱研究了CN-APHP的光物理性质。利用差示扫描量热分析和偏光显微镜研究了化合物的液晶性质。结果表明,CN-APHP在59~85℃之间形成近晶相液晶,是一种具有聚集态诱导发光增强特性的液晶材料。有序取向的CN-APHP薄膜具有发光各向异性,其线偏振度约为0.3。     

哒嗪并吡咯二酮共轭聚合物半导体材料的合成及晶体管性能

采用Stille交叉偶联反应,合成了基于6-烷基吡咯[3,4-d]哒嗪-5,7-二酮(PPD)与吡咯并吡咯二酮(DPP)结构单元的受体-π-受体(A_1-π-A_2)型共轭聚合物(PPPD-DPP)。采用热重分析仪、紫外分光光度计、电化学工作站等表征了聚合物PPPD-DPP的性能,系统地研究了聚合物的热性能、光物理性能、电化学性能及晶体管性能。结果表明:聚合物PPPD-DPP具有良好的热稳定性,热分解温度达到376℃;薄膜的最大吸收峰位于702nm,光学能带隙为1.27eV;有较低的最高占据分子轨道能级(HOMO,-5.23eV)。基于PPPD-DPP的有机薄膜晶体管(OTFTs)器件在真空中显示出双极性传输特性,最高电子和空穴迁移率分别为0.030 cm~2/(V·s)和0.054cm~2/(V·s),在空气中PPPD-DPP器件则表现出明显的p型传输特性,空穴迁移率提升至0.121cm~2/(V·s)。     

聚3-己基噻吩-b-聚十六烷氧基联烯嵌段聚合物的制备及其场效应性能

以溴代十六烷、丙炔醇为原料通过取代反应、还原重排反应制备了十六烷氧基联烯,然后以氯化(三环己基膦)镍作为催化剂,通过控制加料顺序一锅制备了聚3-己基噻吩-b-聚十六烷氧基联烯的嵌段聚合物。通过核磁共振氢谱和体积排除色谱对产物进行了表征和确证。对聚3-己基噻吩-b-聚十六烷氧基联烯嵌段聚合物的热学性能、光学性能及电学性能进行了研究。差示扫描量热法和热重分析结果表明,嵌段共聚物具有两个玻璃化转变温度及两个热分解温度,说明其具有明显相分离。以嵌段共聚物为半导体活性材料,制备了场效应晶体管器件。使用热退火对器件进行热处理,发现迁移率随退火温度的上升而提高。器件在200℃退火温度下的平均迁移率为7.03×10~(-4)cm~2·V~(-1)·s~(-1),最大迁移率为1.3×10~(-3)cm~2·V~(-1)·s~(-1),阈值电压为5.44 V。     

不同表面修饰制备高性能柔性薄膜晶体管

分别采用六甲基二硅胺(HMDS,Hexamethyldisilazane)和聚苯乙烯/氯硅烷复合材料修饰聚乙烯基苯酚(PVP)绝缘层制备了底接触的有机薄膜晶体管并研究了其半导体层的表面形貌和器件的电学性能。原子力显微镜观察发现,并五苯半导体薄膜在不同的界面修饰上的生长形貌产生了很大变化。在PVP上沉积的并五苯晶粒尺寸都小于150 nm,经过聚苯乙烯/氯硅烷复合材料和HMDS处理后的PVP表面生长的并五苯晶粒尺寸则分别在200~400 nm和400~600 nm。大尺寸的晶粒能够减小器件沟道内的陷阱浓度,从而有效地提高电学性能。PVP绝缘层采用聚苯乙烯/氯硅烷和HMDS修饰后,与未修饰的器件相比迁移率分别提高了58倍和82倍。采用HMDS作为表面修饰层制备柔性OTFT,并五苯场效应晶体管的关态电流约为10-9A,电流的开关比超过104,最大场效应迁移率约可达0.338 cm2·V-1·s-1.     

基于聚噻吩/聚己内酯共混物的有机薄膜晶体管

选择聚3-己基噻吩(P3HT)/聚己内酯(PCL)双晶共混体系制备了不同配比的共混物有机薄膜晶体管。电学性能研究发现,随着共混物中P3HT含量降低,薄膜晶体管的场效应迁移率、开关电流比和阈值电压等性能缓慢降低。当P3HT质量分数为40%时,共混物薄膜仍具有较好的场效应性能,迁移率为0.008 cm²·V^-1·s^-1,开关电流比为5×10³,阈值电压为45.5 V。原子力显微镜测试结果表明:共混物成膜时发生明显的垂直相分离,在界面处形成连续的半导体层,有利于载流子传输。