基于噻吩的有機(jī)薄膜晶體管氣體傳感器研究.pdf

1、有機(jī)薄膜晶體管（OTFT）氣體傳感器具有多參數(shù)檢測等優(yōu)勢，因而吸引了國內(nèi)外傳感器研究人員的廣泛關(guān)注。本文將 OTFT作為傳感器件，以重?fù)诫s的 n型硅為襯底、195nm厚的SiO2為絕緣層，基于不同的有源層薄膜，測試分析了OTFT的電學(xué)性能及其氣敏性能，并就氣敏機(jī)理進(jìn)行了分析。此外，本文設(shè)計(jì)并制備了一個基于同一個硅外延片上的3×2個單元的OTFT陣列。
　　本研究首先以六噻吩(α-sexithiophene,α-6T)薄膜、α-6T

2、與C60衍生物C61([6,6]-Phenyl C61 butyric acid methyl ester)組成的異質(zhì)結(jié)復(fù)合薄膜以及有機(jī)/無機(jī)復(fù)合薄膜（α-6T/ZnO）作為有源層分別制備了三種OTFT器件，研究了它們的電學(xué)特性及對NH3的氣敏響應(yīng)。研究結(jié)果表明，摻雜了C61的復(fù)合薄膜使得響應(yīng)率提高了5.04倍，并對其機(jī)理進(jìn)行了分析。通過研究α-6T與ZnO的質(zhì)量比對OTFT NO2氣體傳感器氣敏感性能的影響，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量比為3:1的α-6

3、T/ZnO的器件更好地改善了傳感器輸出曲線的飽和性，減少了基線漂移，并提高了恢復(fù)性。然后，依次制備了聚三己基噻吩（Poly(3-hexylthiophene)，P3HT）、分層P3HT-C61、分層C61-P3HT、復(fù)合P3HT/C61、分層P3HT-還原氧化石墨烯（RGO）、復(fù)合P3HT/可溶性并五苯（Tips-pentacene）六種有源層結(jié)構(gòu)的OTFT器件，測試其電學(xué)性能及氣敏性能。綜合P3HT、P3HT-C61、C61-P3HT

4、、P3HT/C61四種OTFT器件的電學(xué)性能以及氣敏性能，發(fā)現(xiàn)復(fù)合P3HT/C61-TFT的性能最佳，同時(shí)，結(jié)合四種薄膜的SEM表征分析其氣敏機(jī)理。另外，摻雜RGO后的P3HT-RGO-TFT源漏電流、靈敏度均增大一個數(shù)量級，且響應(yīng)率增大，改善了基線漂移現(xiàn)象及恢復(fù)性。我們認(rèn)為，RGO本身二維（2D）片層結(jié)構(gòu)起著關(guān)鍵作用。通過研究P3HT/Tips-pentacene OTFT器件膜厚與溫度對器件性能的影響，發(fā)現(xiàn)在60℃下測得器件對NO2