聚合物場效應晶體管及其傳感特性研究.pdf

1、聚合物半導體材料以其多樣的分子設計、輕質、機械柔性、與柔性基底良好的相容性、可溶液加工性等特點，使得基于聚合物半導體的場效應晶體管在電子皮膚、電子舌、電子鼻、光電晶體管等先進電子領域具有廣泛的應用前景。
　　本論文研究了聚異靛藍衍生物PBIBDF-BT場效應晶體管的制備方法、電學性能與傳感特性等幾個方面，主要內容與工作如下:
　　(1)制備了一種氧敏感性的PBIBDF-BT聚合物薄膜晶體管。溶液法制備的器件真空中的電子遷移率

2、最高可達1.80 cm2V-1s-1。器件表現出對不同氧環(huán)境變化的空穴和電子載流子雙傳輸響應行為，P型溝道和N型溝道的遷移率、閾值電壓、開關比和亞閾值擺幅都隨著半導體層對氧的吸附、解吸附過程的變化而變化。實驗進一步計算了陷阱密度的變化，分析了氧環(huán)境變化影響器件場效應性能的內在原因。此外，漏電流對不同氣氛環(huán)境中的依賴性，表明此雙極型半導體場效應晶體管器件可應用至氧傳感器中。
　　(2)溶液法制備多孔PBIBDF-BT薄膜及其在化學傳

3、感器中的應用。將PBIBDF-BT聚合物半導體材料與高分子低聚物聚己二酸(1，4)丁二醇酯(PBA)按照一定比例共混后旋涂成膜，兩相之間會發(fā)生相分離，使用丙酮將PBA組分除去后，可獲得一種多孔結構的PBIBDF-BT薄膜，且PBA組分的含量可以調控多孔膜的形貌。基于多孔膜的底柵頂接觸的傳感器件表現出對NH3優(yōu)異的選擇性，且在10 ppm時靈敏度可高達800以上，響應速度也在幾秒以內。此外，器件的P型溝道和N型溝道的遷移率、閾值電壓、漏極

4、電流等參數都隨著NH3濃度的變化而相應變化。
　　(3)制備了一種基于聚合物半導體PBIBDF-BT的光電晶體管。此器件展示出對入射光的空穴和電子載流子雙傳輸響應，且具有小于14 ms的光轉換速度。P型溝道的光電流開關比和光響應度的值最大分別可達4552和108.43 mAW-1，N型溝道兩種參數最大可達1044和38.72 mAW-1。PBIBDF-BT薄膜表現出對紅光更明顯的選擇性，且IDS隨著光強的增加而增加。此外，通過控制