絕緣層及極性雜質(zhì)對TIPs-pentacene單晶電子遷移性能的影響.pdf

1、有機場效應晶體管以其價廉、質(zhì)輕、可大規(guī)模加工應用等優(yōu)點引起了人們的廣泛關注。相較于研究較多的無定型或多晶薄膜，有機單晶由于其較高的有序性以及較低的缺陷密度等優(yōu)點，更有利于研究半導體中電荷的本征傳輸性能。在近幾年的研究中，人們發(fā)現(xiàn)，絕緣層材料的選擇對晶體管的性能也起著至關重要的作用。而在絕緣層的研究中，主要針對其對p型器件的影響為主，而對于電子傳輸性能方面的影響研究較少。近期，我們發(fā)現(xiàn)使用非極性溶劑在BCB(divinyl-tetrame

2、thyldisiloxane-bis(benzocyclobutene))上生長TIPS-pentacene(6，13-bis(triisopropyl-silylethynyl)pentacene)這一典型的p型有機半導體，并使用金作為源漏電極時，TIPS-pentacene在顯示較高空穴傳輸性能的同時，還顯現(xiàn)出明顯的電子傳輸性能。這一電子性質(zhì)是之前沒有發(fā)現(xiàn)過的，原因很可能是晶體中的極性溶劑分子殘留阻礙了電子的傳輸。對此，論文以TIP

3、S-pentacene為研究對象，進一步展開對其電子傳輸性質(zhì)的研究，探索了絕緣層以及極性溶劑殘留對TIPS-pentacene單晶電子遷移性能的影響。
　　論文第一章概述了有機單晶的制備方法、有機場效應晶體管的構筑方法和應用、聚合物絕緣層影響器件的因素。
　　論文第二章具體研究了絕緣層以及極性溶劑殘留這兩種可極化環(huán)境對TIPS-pentacene單晶電子遷移性能的影響。并在聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚（偏

4、氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯）三嵌段共聚物雙層絕緣層以及聚乙烯醇這4種絕緣層上獲得了TIPS-pentacene單晶的電子遷移性能。并在聚甲基丙烯酸甲酯絕緣層上，獲得了TIPS-pentacene最高0.48 cm2V-1s-1的電子遷移率。通過對比發(fā)現(xiàn)，隨著絕緣層介電常數(shù)的增加，電子遷移率隨之降低。隨后我們又研究了極性溶劑殘留對TIPS-pentacene單晶電子遷移性能的影響，發(fā)現(xiàn)極性溶劑（包括氯仿、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷以及四氫

5、呋喃）的殘留會削弱電子傳輸性能。
　　論文第三章具體研究了絕緣層表面羥基對TIPS-pentacene單晶電子遷移性能的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)，絕緣層表面的醇羥基由于具有較高的解離常數(shù)（解離常數(shù)pKa～15），較難解離氫離子，對電子的捕獲能力較弱，在其表面依然可以獲得TIPS-pentacene單晶較高的電子傳輸性能。同時我們也發(fā)現(xiàn)絕緣層表面的醇羥基密度對電子遷移性能的影響并不十分顯著。但對于絕緣層表面的酚羥基而言，由于其相對容易解離