氟代酞菁銅的制備及其場(chǎng)效應(yīng)器件的性能研究.pdf

1、有機(jī)半導(dǎo)體器件由于在大面積、低能耗、低成本、柔性化和微/納米級(jí)電子產(chǎn)品方面的應(yīng)用在世界范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是下一代主流半導(dǎo)體器件。酞菁（Pc）類化合物及其衍生物具有獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)特性，且具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，分子組成和結(jié)構(gòu)具有可控調(diào)節(jié)性能，是一類具有應(yīng)用前景的有機(jī)半導(dǎo)體材料。金屬酞菁（MPc）類化合物及其衍生物由于具有以上優(yōu)良的性能而廣泛作為有源層被應(yīng)用到有機(jī)薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OTFTs）器件。普遍認(rèn)為通過(guò)引入

2、吸電子基團(tuán)可以調(diào)控MPc的電荷傳輸性能，使p型有機(jī)半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)變?yōu)閚型材料。本論文研究不同數(shù)目氟原子取代酞菁銅（FxCuPc,x=4,8,12,16）化合物的合成及其場(chǎng)效應(yīng)器件性能，具體內(nèi)容如下：
　　本文以氟代鄰苯二甲酰亞胺、氟代鄰苯二甲酸酐和氟代鄰苯二腈的方法制備了FxCuPc（x=4,8,12,16），其收率分別為64.61％、46.67%、85.31%、60.00%。對(duì)合成的FxCuPc（x=4,8,12,16）進(jìn)行了基質(zhì)

3、輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（MALDI-TOF-MS）、紫外可見(jiàn)吸收光譜（UV-Vis）、紅外吸收光譜（IR）、循環(huán)伏安（CV）電化學(xué)性能、掃描電子顯微鏡光譜（SEM）和材料本征遷移率（μ）等物理化學(xué)方面的研究。
　　對(duì)全氟取代酞菁銅（F16CuPc）場(chǎng)效應(yīng)器件進(jìn)行了優(yōu)化。研究了不同基底溫度對(duì)F16CuPc器件的影響，當(dāng)溫度為110℃時(shí)制備的器件各方面性能最優(yōu)。將十八烷基三甲基氯硅烷（OTS）和六聯(lián)苯（p-6P）誘導(dǎo)層引入到有機(jī)

4、半導(dǎo)體薄膜及器件的制備中，最佳基底溫度分別為50℃和110℃，均獲得了高質(zhì)量的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。p-6P作為誘導(dǎo)層時(shí)，電子遷移率最高達(dá)到了0.42cm2V-1s-1。研究了F16CuPc/p-6P/SiO2 OTFTs器件在空氣環(huán)境中的壽命，當(dāng)放置240天以后，電子遷移率依然比未加修飾的新制備的F16CuPc/SiO2 OTFTs要高8倍以上。
　　進(jìn)一步研究了FxCuPc（x=4,8,12,16）場(chǎng)效應(yīng)器件，系統(tǒng)研究了氟原子數(shù)目對(duì)

5、分子結(jié)構(gòu)、前線分子軌道、薄膜形貌和微觀結(jié)構(gòu)以及分子的堆積聚集形式等方面造成的影響。F4CuPc器件的電子遷移率為2.6×10-4cm2V-1s-1；F8CuPc器件的電子遷移率為1.75×10-3cm2V-1s-1；F12CuPc器件在空氣環(huán)境中表現(xiàn)出了雙極性特性，空穴遷移率為0.005cm2V-1s-1和電子遷移率為0.006cm2V-1s-1；F16CuPc器件的電子遷移率為0.27cm2V-1s-1。引入不同數(shù)目氟原子可以使得酞菁