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.     

多功能有机及聚合物电致发光材料

有机、聚合物薄膜电致发光是近几年来国际上一个研究热点。有机、聚合物材料载流子传输能力较差,因而人们将目光转向具有载流子传输能力的多功能电致发光材料。本文主要就多功能材料的类型、合成、功能等方面作了简单介绍。     

有机/聚合物材料体系能带结构的表征电化学方法研究

以８－羟基喹啉铝和聚（Ｎ－乙烯基）趾唑为例,采用多种电化学方法确立了有机聚合物半导体材料的最高占有轨道和最低空轨道能级的位置,所得数据与光电子发射法表征结果一致。用电化学方法测得的带隙Ｅｇ＾ｅｌ与吸收光谱法得到的Ｅｇ＾ｏｐｔ吻合。用测得的能带结构参数为依据研制的电致发光器件的发光性能很高。     

聚(茚并芴-三苯胺)的合成及性能

设计并合成了一类新的可用于有机场效应晶体管(OFET)的聚合物半导体材料聚(茚并芴-三苯胺)(pIFTPA1~4), 通过核磁共振谱和凝胶渗透色谱等对聚合物进行了表征, 同时对其场效应薄膜晶体管性能进行了测试. 结果表明, 这些聚合物形成了无定形半导体膜, 在空气中稳定, 其载流子迁移率远高于聚三苯胺(pTPA)类材料, 其中pIFTPA1载流子迁移率高达4×10^-2 cm²/(V·s), 开关比为10⁶.     

有机场效应晶体管和分子电子学研究进展

近几年来,有机场效应晶体管在材料和器件方面都取得了长足的进展,成为分子电子学的一个重要方向。本文从有机半导体材料设计、有机半导体器件的构筑、单分子电子器件和纳米管在电子器件中的应用等方面,简单综述了有机场效应晶体管和分子电子学的最新研究进展。     

基于有机双层的双极性有机场效应晶体管研究进展

由双极性有机场效应晶体管(OFETs)制备的有机互补电路具有操作电压低、能耗低和成本低等优点,在有机互补电路方面有很大的应用前景,引起了科学家们极大的研究兴趣.同时具有高且匹配的空穴迁移率和电子迁移率的双极性有机半导体分子是制备高性能有机互补电路的必要条件之一,然而迄今为止该类双极性有机半导体分子的报道比较少,大部分双...     

聚合物太阳能电池光伏材料的研究进展

聚合物太阳能电池由于成本低廉、轻薄灵活、光伏材料分子结构的可设计性等优点成为近年来太阳能电池研究与开发的热点.光电转化效率较低一直是制约此类电池商业化的关键问题,而影响效率的因素包括电池结构、光伏材料的选择、以及电池的组装技术等.本文简要介绍了聚合物太阳能电池的工作原理,对电池光敏层结构的研究进展以及给、受体材料的种类...     

具有触觉感知功能的有机晶体管研究进展

触觉感知电子学将以电荷传输为主的有机光电器件与以离子信号为主的生物体桥接起来,被认为是新一代人工智能系统构建的重要研究领域.有机晶体管通过电场诱导或电化学离子掺杂调控半导体的导电能力,显示出独特的光电特性.基于其本征柔性、可溶液加工性和生物相容性等特点,有机晶体管被认为是发展柔性智能感知器件的良好载体.过去10年,随着功能材料设计合成和器件结构开发,基于有机晶体管的生物物理信号传感和突触感知研究受到广泛关注并取得快速发展.本文从具有物理信号转化、信号传递与处理功能的有机晶体管器件结构设计、工作原理和制备技术等方面,概述了触觉感知功能的有机晶体管研究进展,重点介绍了温度/压力感知功能有机晶体管的发展与应用现状,最后总结了新一代触觉感知有机晶体管的研究策略并展望了面临的挑战与机遇.     

石墨烯在有机/聚合物太阳能电池中的应用进展

近年来有机/聚合物太阳能电池得到国内外研究者的广泛关注,但其目前较低的能量转换效率有待进一步提高以满足市场化的需求。本文综述了新型二维电子材料石墨烯及其衍生物在有机/聚合物太阳能电池的受体材料、电极材料、电荷传输材料方面的研究进展,分析了石墨烯功能化的方法以及石墨烯衍生物应用于有机太阳能电池中的性能参数,最后对石墨烯及其衍生物的合成和修饰方法进行展望,以期将来在有机太阳能电池材料中得到更好的应用。     

有机场效应材料氟化噻吩并四硫富瓦烯衍生物的电荷传输性质

噻吩并四硫富瓦烯(TTF)衍生物在有机场效应材料方面有较大的应用前景.应用密度泛函理论B3LYP泛函在6-31G(d,p)基组水平上计算了系列氟取代扩展噻吩并四硫富瓦烯衍生物(c2FT、t2FT及4FT)的轨道能级、电离能(IP)、电子亲和势(EA)和重组能(λ).在此基础上,进一步计算二聚体的迁移率,评估了载流子传输能力,并讨论取代位置和堆积方式对电荷传输性质的影响.计算结果表明,氟取代位置对二噻吩并四硫富瓦烯(DT-TTF)衍生物迁移率及电荷传输性质的影响较小,却有效降低了给电子能力.计算结果对设计和合成高效稳定的光电功能材料具有指导意义.     

Recent Progresses on the High Performance Organic Electrochemical Transistors

Organic electrochemical transistor(OECT) with bulk current modulation capability based on the ion penetration into the organic semiconducting channel exhibits unique features, including high transconductance, low voltage and large capacitance. The high current at a low voltage, together with the compatibility with aqueous environment, makes OECT particularly suitable for bioelectronic applications, such as biological interfacing, printed logic circuitry and neuromorphic devices. However, the operation mechanism and structure-performance relationship of OECT are rather complicated and remain unclear to date. One of the critical issues is the ion penetration and transportation process. This review focuses on the research progresses of how to improve the OECT performance specifically through materials design, interfacing and morphology modulation. Different strategies of promoting the ion doping process are compared and discussed in order to optimize the device performance so that a deep understanding of the OECT operation principle could be gained.     

多元杂环萘二酰亚胺衍生物的合成及其场效应性能研究

杂环修饰的萘二酰亚胺(NDI)类化合物由于其独特的光电性能被研究人员广泛关注,并应用于有机场效应晶体管(OFETs)、有机太阳能电池中(OSCs)、传感器等领域。但是含有给受体单元的多元杂环萘二酰亚胺衍生物的合成并不容易,本文通过简单高效的方法设计合成了含有氮、硫原子的11个杂环类萘二酰亚胺衍生物,并通过紫外可见吸收光谱、循环伏安曲线和X射线衍射对其进行了物性研究。通过溶液旋涂法,制备了该材料的底栅底接触场效应晶体管器件,在空气中表现出p型半导体性能,当退火温度为140 ℃时性能达到最优,其空穴迁移率为0.2 cm_²?V_^-1?s_^-1。     

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...     

吲哚方酸菁半导体在场效应晶体管中的应用

研究了2,3,3-三甲基-1-H-吲哚方酸菁的场效应性质, 通过X射线衍射证实了方酸菁分子内电荷分离结构以及分子间面面堆积模式, 并在Si/SiO₂基片上通过真空蒸镀和旋涂的方法制备了p型晶体管器件. 通过对器件性能与沟道形态的研究, 我们发现退火处理能促进方酸菁薄膜由无定形态向多晶态转变, 从而使薄膜晶体管的迁移率从10^-5 cm²?V^-1?s^-1量级提高到10^-3 cm²?V^-1?s^-1量级. 顶接触结构单晶器件获得了7.8×10^-2 cm²?V^-1?s^-1的迁移率. 未封装的方酸菁晶体管在大气中也表现出较好的稳定性.     

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。     

有机微纳晶场效应晶体管

有机单晶中分子排列长程有序、无晶界且杂质和缺陷很少,是揭示有机半导体材料本征性能和制备高迁移率器件的最佳选择。因此,有机单晶材料对于构筑高性能电子器件和电路等方面具有无可比拟的优势。同时,有机单晶材料也为揭示半导体材料微观分子堆积与宏观电性能关系提供了重要手段。有机分子间以弱的范德华力相结合,因此,有机半导体单晶多以微纳晶形式存在。目前,种类繁多的有机微纳晶半导体材料被广泛应用于高性能场效应晶体管器件,这些器件的研究不仅可以筛选出高性能的有机半导体材料,也为科研人员提供更多的机会来理解有机半导体中电荷传输的物理内涵。本综述介绍了有机单晶场效应晶体管的基本结构和运行机理;微纳晶制备、表征方法以及器件构筑方法;总结了近三年来有机微纳晶半导体材料与器件取得的最新研究进展;探讨了当前有机微纳晶研究的热点和趋势并分析了面临的挑战。