雙極性酞菁類(lèi)材料的設(shè)計(jì)制備及半導(dǎo)體性質(zhì)的研究.pdf

1、有機(jī)半導(dǎo)體材料在電子器件中有如下優(yōu)勢(shì)：如低成本、柔性好、大面積、低能耗和微/納米級(jí)等，而存在巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，最近幾十年來(lái)一直受到科研工作者們的廣泛研究。而酞菁、卟啉類(lèi)的化合物作為大環(huán)共軛體系由于自身的大的π共軛結(jié)構(gòu)所引起的獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，也一直以來(lái)吸引著眾多科學(xué)家的研究興趣，其中一個(gè)特別吸引人的地方是它的性質(zhì)很大一部分取決于外圍取代基團(tuán)以及酞菁、卟啉環(huán)中心金屬離子。但是不含取代基的酞菁、卟啉溶解性并不好而且在溶液中特別容易聚集

2、，因此我們會(huì)在酞菁、卟啉外圍變換各種取代基，以此來(lái)改善酞菁、卟啉的性質(zhì)。進(jìn)而能使其朝著理想的物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)展。目前我們的工作主要是設(shè)計(jì)、合成新穎的化合物，對(duì)其物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，通過(guò)自組裝的方法制備成小分子器件，應(yīng)用于電子領(lǐng)域。
　?、彪p親性不對(duì)稱(chēng)卟啉鋅化合物的合成，組裝及NO2氣敏傳感性質(zhì)的研究
　　我們?cè)O(shè)計(jì)，合成和表征了兩種新穎的雙親性的金屬卟啉鋅化合物[ZnT(OC2H4OC2H4OH)PP]（1）和[ZnT(O

3、C2H4NN15C5)PP]（2）。并且我們對(duì)兩種卟啉鋅化合物的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)試。通過(guò)溶劑化處理的 QLS法將兩種卟啉鋅化合物組裝成膜結(jié)構(gòu)，并分別通過(guò)紫外可見(jiàn)吸收光譜、紅外光譜、X射線(xiàn)衍射光譜、原子力顯微鏡等技術(shù)以及I-V曲線(xiàn)的性質(zhì)測(cè)試進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，化合物1和化合物2的分子在QLS膜中采取的是較為典型的J聚集（肩并肩的聚集），通過(guò)和化合物2的表征結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，化合物1的表征結(jié)果顯示，相比較化合物2來(lái)說(shuō)，其結(jié)晶性和膜的高度

4、有序性都明顯的提高，這歸因于化合物1中具有較強(qiáng)的分子間作用力。另外，QLS膜1的電導(dǎo)率比QLS膜2的電導(dǎo)率高一個(gè)數(shù)量級(jí)，表明取代基團(tuán)對(duì)卟啉行為起到了重要的調(diào)控作用。更重要的是，在NO2氣敏測(cè)試中QLS膜1和QLS膜2在200和800 ppm循環(huán)測(cè)試中，都傾向于為接受電子。我們又從氣敏響應(yīng)的靈敏度、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性上來(lái)進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示QLS膜1優(yōu)于QLS膜2，這樣的結(jié)果揭示了分子間相互作用、膜結(jié)構(gòu)/形貌和較低的LUMO能級(jí)對(duì)氣敏性質(zhì)的影

5、響。出乎意料的是，當(dāng)暴露在NO2氣體中的時(shí)候，QLS膜1和Q LS膜2都展現(xiàn)了電流下降，這在卟啉體系中得到n型的氣敏響應(yīng)響應(yīng)是第一例的，現(xiàn)在的結(jié)果不僅代表了第一例以薄膜為基礎(chǔ)的n型金屬卟啉半導(dǎo)體，更重要的是通過(guò)分子設(shè)計(jì)和自組裝技術(shù)提供了一個(gè)有效的方式去得到n型有機(jī)半導(dǎo)體。
　?、膊粚?duì)稱(chēng)的酞菁鋅化合物制備La ngmiur單層膜來(lái)控制ZnS納米顆粒陣列的生長(zhǎng)以及半導(dǎo)體性質(zhì)的研究
　　具有典型的雙親性特征的一個(gè)新穎的不對(duì)稱(chēng)的酞菁

6、鋅化合物已經(jīng)被設(shè)計(jì)、合成，并用一系列光譜手段表征出來(lái)，命名為：2，3-二（4-羥基苯氧基）-9，10，16，17，24，25-苯丙錫（n-辛氧）酞菁鋅，Zn[Pc(OC8H17)6(OPhOH)2]。我們用Langmuir技術(shù)制備成單層膜，這個(gè)雙親性的化合物不僅僅可以用來(lái)作為有機(jī)模板，而且可產(chǎn)生較好的納米顆粒，用于 Zn[Pc(OC8H17)6(OPhOH)2]/ZnS功能復(fù)合材料。除此之外，多層純膜Zn[Pc(OC8H17)6(OPh

7、OH)2]和多層混雜膜Zn[Pc(OC8H17)6(OPhOH)2]/ZnS通過(guò)多次沉積的的La ngmuir-Sh?fer（ LS）技術(shù)已經(jīng)被成功的制備。我們對(duì)純LS膜進(jìn)行了表面壓力等溫線(xiàn)測(cè)試、紫外可見(jiàn)吸收光譜和 X射線(xiàn)衍射技術(shù)的研究，結(jié)果表明無(wú)論是Zn[Pc(OC8H17)6(OPhOH)2]純 LS膜還是 Zn[Pc(OC8H17)6(OPhOH)2]/ZnS混雜膜當(dāng)中，分子采取得都是面對(duì)面的堆積方式（face-to-fac e，

8、ed ge-on），并且值得注意的是， I-V測(cè)試結(jié)果表明相對(duì)于純物質(zhì)來(lái)說(shuō)，混雜膜的導(dǎo)電性明顯提高，原因歸因于緊密的分子排列結(jié)構(gòu)和在雙組份之間更大的界面面積，通過(guò)創(chuàng)造一個(gè)相互穿插的連續(xù)的有機(jī)-無(wú)機(jī)混雜界面來(lái)移除電荷轉(zhuǎn)移時(shí)的障礙，當(dāng)前的方法為有機(jī)-無(wú)機(jī)混雜的納米結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)新的思路，得到了較好的半導(dǎo)體性質(zhì)，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。
　?、硟煞N結(jié)構(gòu)相似的單層酞菁銅基化合物的合成
　　酞菁作為具有較大的共軛體系的一個(gè)典型的功能材