导读:本文包含了有机单分子薄膜论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:晶体管,柔性,异质结,氧化物
有机单分子薄膜论文文献综述
谢辉[1]（2018）在《柔性有机小分子薄膜场效应晶管的制备与电学性能研究》一文中研究指出薄膜场效应晶体管(TFT)是各种集成电路中最基本的元器件。相比于传统TFT,柔性TFT器件以其廉价、质量轻、可弯曲、功耗低、能大面积生产等优点成为研究的热点。经过近几年的努力,柔性TFT的性能已经得到了显着提升,且在柔性显示、电子打印、传感器、大规模集成电路和数码通讯等领域有了长足的发展。然而柔性衬底粗糙度大,柔性器件制备工艺复杂,柔性TFT性能稳定性差等问题需要解决。本文通过旋涂工艺制备出平整度较高的柔性衬底,使用真空蒸发沉积和磁控溅射沉积镀膜工艺,在柔性衬底上制备出柔性TFT器件。主要研究了柔性衬底制备工艺,介电层和退火对器件电学性能的影响。主要内容如下:首先,为了解决柔性衬底粗糙度大的问题,制备出粗糙度小的柔性衬底材料。采用聚酰亚胺(polyimide,PI)溶液为原料,用旋涂的工艺,在玻璃上制备出与柔性器件兼容的聚二甲基硅氧烷(PDMS)缓冲层,在缓冲层上旋涂聚酰亚胺溶液,经过退火处理,制备出了柔性聚酰亚胺衬底。研究了旋涂速率与聚酰亚胺薄膜厚度的关系,确定较佳旋涂速率为3000r/min,厚度为5.4um,并对衬底的断面形貌和表面粗糙度进行了表征,粗糙度(RMS)为 0.5nm。其次,利用真空蒸发沉积镀膜工艺制备出型柔性Dinaphtho[2,3-b:2',3'-f]thieno[3,2-b]thiophene(DNTT)小分子TFT器件。通过对比氧化铝介电层与氧化铝和磷酸碳十四烷分子自组装单层膜(SAM)复合介电层的粗糙度以及对柔性器件的性能影响,证明复合介电层有更小的粗糙度,且对柔性器件性能有一定的提升。通过增加氧化铝的厚度,研究了不同介电层厚度对器件的性能影响,确定较厚的复合介电层能有效改善器件性能。研究了柔性有机场效应晶体管(OFET)退火后的性能变化,通过将柔性器件在N2中退火处理,确定了较佳退火温度为70℃左右,器件迁移率达到0.99cm2V-1s-1。最后,为了制备高性能的柔性有机-无极异质结TFT器件,我们用磁控溅射沉积镀膜工艺,在常温下制备了柔性铟镓锌氧化物(α-IGZO)薄膜晶体管,然后将α-IGZO与有机小分子结合,采用垂直结构,不进行任何界面修饰,将DNTT小分子直接蒸镀在α-IGZO薄膜上,制备了垂直结构的高性能柔性有机-无极异质结TFT。器件电子与空穴的迁移率分别为3.50 cm2V-1S-1和0.36 cm2V-1s-1。对沉积的α-IGZO表面的形貌进行了表征,测试了柔性α-IGZO/DNTT异质结器件在电子增强和空穴增强模式下载流子的输运特性,并解释了其载流子输运机理。(本文来源于《湖北大学》期刊2018-03-01）
商丰强[2]（2017）在《稀土Sm掺杂八羟基喹啉类有机小分子薄膜的特性研究》一文中研究指出随着消费电子领域向轻、薄、大面积、柔性可折迭、节能环保、生物兼容、可穿戴等方向发展,有机半导体材料与器件研究受到世界各主要国家的重视,成为半导体及电子领域的热门前沿方向之一。有机半导体因其主要由轻元素组成,自旋轨道耦合相互作用及超精细相互作用弱,因此具有极长的自旋弛豫时间,是一类极有前景的自旋电子材料,有望先于无机半导体实现速度更快、超低功耗、数据非挥发的多功能新型自旋器件。新世纪以来,基于有机半导体的自旋电子器件如有机自旋阀、有机自旋发光二极管、有机磁性隧道结等先后研制成功,显示了有机半导体材料在自旋电子领域的光明前景。然而,由于自旋极化电极与有机层的匹配等问题的存在,目前有机自旋器件只在低温下具有较好的性能,在室温下的性能不高。开发具有铁磁性的有机半导体材料,作为自旋注入电极层或缓冲层材料,有望解决电导率不匹配造成的自旋注入效率问题,进而提高自旋电子器件及自旋光电子器件的室温性能。在本论文中,我们选取具有优异光电性质的八羟基喹啉类有机小分子材料和稀土钐金属元素,利用真空热蒸发方法制备了两种稀土掺杂八羟基喹啉有机小分子材料;测试表征了其形貌结构,并分析了稀土元素与有机分子的结合情况及电荷转移情况;测试了样品的磁性,分析了其磁性机理,获得了具有室温铁磁性的有机小分子材料,为研制基于该磁性材料的有机自旋电子器件及光电子器件提供了材料基础;测试了样品的光学性质,研究了稀土掺杂对样品光学性质的影响,获得了同时具有铁磁性、半导体导电性和优异光电性质的多功能有机材料,为研发集电子学、光学及磁学于一体的多功能及多场调控新型自旋器件提供了材料基础。主要研究内容和结果如下:一、稀土 Sm掺杂八轻基喹啉镓(Gaq_3)的制备、结构、磁性及光电性质研究。使用真空共蒸发方法首次制备了一系列不同掺杂浓度的稀土 Sm掺杂Gaq_3薄膜,并在样品中观察到了室温铁磁性,最大矫顽力为103.32 Oe,饱和磁化强度为4.1 x 10-6emu。通过分析磁性随Sm掺杂浓度的变化发现,样品的饱和磁化强度和矫顽力随着掺杂浓度的增大而增大,在名义掺杂浓度为15 wt.%时达到最大值,继续增大Sm浓度则样品磁性降低。我们对掺杂薄膜进行了结构分析,观察了掺杂薄膜的表面形貌,排除了金属Sm团簇的因素;分析FTIR图谱得出了掺杂之后分子结构并未出现明显的变化,说明掺杂金属Sm并未改变Gaq_3的结构,进而通过分析XPS图谱得出金属Sm原子作为施主原子有电子转移至Gaq_3分子,影响了 Gaq_3分子中N-Ga键,形成了两个新的峰位。然后,我们研究了掺杂薄膜的光电性质,通过对吸收光谱的测试,得到了在掺杂浓度为15wt.%时掺杂薄膜的禁带宽度出现了明显的变宽,可以理解为金属Sm原子向吡啶环上转移了电子,导致HOMO和LUMO之间能带变宽,我们还研究了掺杂薄膜的光致发光性质,发现在低掺杂浓度时有轻微的蓝移现象,在重掺杂时出现了明显的红色荧光峰位,说明掺杂的金属Sm影响了系统间的穿越常数(Kisc)。我们还研究了退火对Sm掺杂Gaq_3薄膜的影响。二、金属Sm掺杂八羟基喹啉锰(Mnq_2)的制备、结构及磁性研究。选用室温顺磁性稀土金属钐(Sm),和顺磁性的Mnq_2有机小分子,利用真空共蒸发方法首次制备了稀土 Sm掺杂的Mnq_2薄膜材料。原子力显微镜AFM研究显示当稀土金属Sm的质量比为7 wt.%时,掺杂薄膜均方根粗糙度为1.9 nm,与纯净的Mnq_2薄膜起伏相近,显示Sm掺杂对Mnq_2表面影响不大。交变梯度磁强计(AGM)室温磁性测试表明,经过稀土掺杂后样品呈现室温铁磁性,其磁性在Mn:Sm原子比为5.8:1时最强,矫顽力约为103.6 Oe,饱和磁化强度约为5.07 x 10-6emu。由于蒸发技术的限制,我们没有办法获得Sm掺杂比例比Mn:Sm=5.8:l更低的样品。随着Sm金属掺杂比例的提高,样品的磁性降低,当Mn:Sm原子比为1:1时,样品的饱和磁化强度降低至0.35x 10-6 emu。我们还研究了金属Dy掺杂八羟基喹啉锰(Mnq_2)的室温铁磁性,发现此体系的掺杂不会出现铁磁信号。(本文来源于《山东大学》期刊2017-05-25）
缪谦[3]（2016）在《新颖的自组装单分子层与高性能有机薄膜晶体管》一文中研究指出有机薄膜晶体管是组成柔软廉价的有机电子器件的基本元件,不仅在材料科学的基础研究中引起广泛的兴趣,而且具有潜在的市场价值。有机半导体分子的堆砌与组装方式是决定其在薄膜晶体管中导电能力的一个重要因素。另一方面,作为一种界面器件,有机薄膜晶体管的性(本文来源于《2016年两岸叁地高分子液晶态与超分子有序结构学术研讨会（暨第十四届全国高分子液晶态与超分子有序结构学术论文报告会）论文集——大会邀请报告》期刊2016-08-02）
夏建春[4]（2016）在《用椭偏仪测量有机小分子薄膜玻璃化转变温度的方法研究》一文中研究指出有机小分子材料在有机半导体器件中扮演着重要的角色,利用有机小分子制备而成的有机半导体器件具有轻便、高效、低廉、环保等优势,在照明、显示、及能源等领域有非常广阔的应用前景。为了推动有机半导体器件的应用,深入研究有机小分子薄膜的物理性能至关重要。因此,本论文的工作致力于开发椭偏仪测量有机小分子薄膜的玻璃化转变温度的技术。本论文以有机小分子材料4,4',4"-Tri(Ncarbazolyl) triphenylamine (TCTA)为研究对象,通过真空热蒸镀的方法制备薄膜样品,并利用椭偏仪测量薄膜样品在不同温度下的厚度及光学常数(n,k)。根据厚度及折射率随温度的突变,即可得出有机小分子薄膜的玻璃化转变温度。通过研究发现,有机小分子的玻璃化转变温度随薄膜厚度的增加呈指数关系减小,热膨胀系数在玻璃化转变前后相差2-9倍。此外,利用折射率的突变测量的玻璃化转变温度最大偏差只有2.0℃。这说明利用折射率的突变测量的玻璃化转变温度的方法也是可靠、准确的。本论文利用椭偏仪技术测量有机小分子薄膜的玻璃化转变温度,该方法与传统的示差扫描量热法、热膨胀法相比,精度高、测量条件要求低而且准确可靠。这为有机小分子薄膜材料的玻璃化转变温度的测量开辟了一条有效的研究途径。(本文来源于《云南大学》期刊2016-05-01）
姜生伟[5]（2015）在《有机分子薄膜中自旋注入与输运机制的研究》一文中研究指出由于有机半导体具有一些优良的特性,在过去的几十年中,针对有机电子学的基础研究和应用技术都受到了广泛的关注,并且取得了重要的进展。实现了有机发光二极管(OLED)、有机场效应管(OTFT)和有机太阳能电池等多种基于有机半导体的光电子学器件。基于OLED的显示技术更是已经实现了商业化。另一方面,自旋电子学也是一个快速发展的领域。自旋电子学主要是利用电子的自旋自由度来处理和传输信息,以实现高速度、低功耗的电子器件。有机自旋电子学是有机电子学和自旋电子学交叉而产生的一个新兴领域。由于有机半导体材料中的自旋一轨道耦合和超精细相互作用都比较弱,所以有机半导体材料具有很长的自旋弛豫时间(τs),十分有利于自旋的输运。自2002年第一次在有机器件中发现磁电阻效应起,人们对有机自旋电子学进行大量的实验和理论研究,然而作为一门新兴的学科,有机自旋电子学依然有很多基本物理问题还没有解决。在攻读博士期间,我主要研究的是有机半导体中的自旋注入、输运和弛豫机制。我的论文主要分为以下几个部分：1. 为了理解有机自旋阀中磁电阻的符号物理起源,我们研究了Lao.7Sro.3Mn03 (LSMO)/隧穿层/Alq3/Co自旋阀器件的输运性质。实验中我们观察到高度非对称的磁电阻随偏压的变化关系：负磁电阻的极值出现在负偏压,当外加一定的正偏压时,磁电阻符号会发生反转。并且这样的磁电阻偏压关系与隧穿层是STO还是A1203无关。通过第一性原理计算,我们发现Alq3分子与Co的d轨道有很强的耦合,从而导致Co的d电子在Co/Alq3界面的有效注入。而实验中观察到的特殊的磁电阻偏压关系正是Co的d轨道态密度随能量变化引起的。从而揭示了一般的LSMO/Alq3/Co自旋阀器件中呈现负MR的物理起源：Co的费米能级附近的有效自旋极化率为负,而LSMO为正。2. 我们系统研究了LSMO/Alq3/Al/Co自旋阀器件的输运性质。当插入的A1界面层厚度增加时,器件电阻和伏安曲线的对称性发生了很大变化,说明我们得到的是一个电子传输主导的器件。同时我们发现当A1达到一定厚度以后,器件磁电阻的符号与外加偏压极性相关。我们认为这个现象是偏压极性的改变会改变器件自旋注入和探测的有效能级位置导致的。3. 通过自旋泵浦的方法,在Y3Fe5O12(YIG)/Alq3/Pd器件中,我们实现了YIG向Alq3分子的纯自旋流注入。实验中当在面外扫描磁场时,我们观察到逆自旋霍尔电压随外加磁场的异常角度关系,与最近Watanabe等人报道的十分类似[Nat. Phys.10,308 (2014)]。通过进一步实验,我们认为这个现象的来源是共面波导的微波磁场分布不均匀,而不是真正的Hanle效应。同时,我们发现测量的Alq3自旋扩散长度在8K到300K的温度区间内基本与温度无关,目前只有交换作用引起的自旋输运的机制能够解释该结果。Hanle效应的缺失和自旋扩散长度与温度无关这两个实验证据都强烈的支持纯自旋流在Alq3中的输运是交换作用引起的自旋输运的机制主导的。(本文来源于《南京大学》期刊2015-05-01）
杨春梅[6]（2015）在《有机分子薄膜生长荧光显微图像重构方法研究》一文中研究指出本课题的研究工作围绕超高真空薄膜生长荧光显微图像实时采集与分析系统展开,首先系统地介绍了有机分子薄膜生长系统构成,然后深入分析了影响薄膜生长荧光显微成像质量的主要因素,着重从图像噪声和变折射率光路这两方面进行研究。针对图像噪声对图像成像的影响,详细分析了基于小波去噪的阈值和阈值函数等关键参数的选取问题,并结合实际CCD图像采集过程中的噪声特征,构造了一种新的去噪阈值函数——幂型阈值函数,该函数克服了硬阈值函数不连续和软阈值函数有偏差的缺陷,是软硬阈值函数的推广。通过MATLAB仿真表明,该阈值函数在峰值信噪比和均方误差指标上明显优于软硬阈值函数,去噪效果良好。此外,将基于该阈值函数的小波去噪算法移植到自动聚焦显微图像采集系统中后,图像清晰度得到较大提升,有利于快速精确地捕捉系统成像清晰面。进一步地,本文还详细讨论了加入观察窗后的变折射率光路对图像成像的影响。基于几何光学知识,从理论上分析了不同厚度、不同折射率的透明介质加入后成像光路变化情况,得到了聚焦位置的偏移量与透明介质的厚度和折射率的倒数均成线性变化的重要结论,并利用ZEMAX光学软件仿真验证了上述结论的正确性。(本文来源于《中国石油大学(华东)》期刊2015-05-01）
介燕妮,樊慧庆[7]（2013）在《图案化自组装有机单分子薄膜》一文中研究指出目的图案化自组装有机单分子薄膜,开辟低成本、高效率制备有机单分子薄膜图案的新途径。方法采用光刻蚀的方法制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)模子,通过模板诱导组装,将有机分子十六烷基硫醇(HDT)、1,10-癸二硫醇(DDT)和4-十二烷基硫醇邻苯二酚(MBD)选择性沉积在金表面。结果得到规则有序的有机单分子层图案。结论利用有机分子端基官能团功能化金表面,这种被功能化的金试样是形成纳米颗粒图案和制备有机分子器件的基础。(本文来源于《西北大学学报(自然科学版)》期刊2013年02期）
王丹[8]（2012）在《几种有机分子薄膜器件的制备及电学特性研究》一文中研究指出以分子电子器件和分子计算机为目标的分子电子学随着纳米科技的迅猛发展,利用单分子来构建具有特殊功能的电子器件已经成为当今微电子学领域的前沿课题之一。分子电子学近年研究的重点为如何构建分子器件,如何表征、控制分子器件中电子的传输以及如何认知分子器件的结构和功能之间的关系。构筑分子电子器件的基本思路是制备具有金属-分子-金属结构的分子结,然而在一定有限面积的基底上实现简单、廉价、高效地构筑微纳分子结依然是一项巨大的挑战。人们己经基于有机分子电子器件研制出各种各样的有机光电子器件,如有机发光二极管,场效应管,光伏电池等。这些器件的工作原理一般都是基于电荷注入、电荷传输以及电子一空穴对复合这些物理过程。本文在理解有机-电极界面的理论基础上,详细综述了现有制备分子结的方法及常用到的解释有机光电器件电学特性以及载流子传输机理的几种理论模型包括：直接隧穿、Fowler-Nordheim隧穿、Schottky发射效应、Poole-Frankel效应、跳跃传导(Hopping conduction)及空间电荷限制(SCLC)效应六种模型,可根据各种模型独特的输运特点讨论分子结的输运特性。本文利用软印刷的方法在自组装技术基础上制备一系列不同长度、不同结构的烷烃分子和共轭分子的分子结。在不同光照条件和不同温度范围内(300-90K)对器件进行电流-电压(I-V)测试,将测得的I-V数据按照几种常见的输运模型进行变换,分析得到可能符合的机制。然后通过Matlab拟合I-V曲线得到势垒高度等参数。研究其传输机制并对电荷的传输过程进行简单的讨论。利用I-V特性的分析和模拟结果分析在金属/分子/金属十字交叉分子结中温度、光照条件、金属/分子界面及分子长度和结构对电荷注入势垒的影响。研究发现在用模板印刷法制备的金属/分子/金属十字交叉分子结器件中,非对称的Au/SAMs界面是影响电荷的输运的主导因素。它导致了非对称Au的费米能级,载流子遂穿上电极较困难,从而使得施加负偏压的电流大于施加正偏压的电流。有机分子输运特性与温度和光照条件有关,受光子注入和热激发可促进载流子输运,故高温和光照条件下的电流较大。有机分子输运特性与分子长度和分子结构有关,在饱和烷烃分子中随分子长度增加势垒高度减小、长链的共轭分子势垒远小于饱和烷烃势垒,是因为分子长度增加无法直立导致有效势垒变小。纳米包埋复合材料的研究是纳米材料研究中倍受关注的热点课题。近年来,将半导体纳米微晶、金属纳米粒子、有机染料分子以及生物活性分子等活性基元分别掺杂于基体材料中,用于诸如固态激光器、光催化、光传感器、生物传感器等领域的研究十分活跃。本文在制备金属氧化物溶胶凝胶的基础上分别采用水热生长法及烧结法制备了ZnO, NiO,1%Al-15%Ru-NiSn(1:2), NiZn(1:4)氧化物纳米粒子,进而制备了纳米粒子包埋有机分子包埋复合薄膜,对其粒径尺寸、组成成分、表面形貌及电学特性进行了表征。发现烧结纳米粒子团聚现象严重,粒径尺寸大；水热法得到纳米粒子团聚程度较轻,粒径尺寸小；水浴纳米粒子有机分子包埋复合薄膜的表面形貌光滑,粒子分散均匀；包埋水热和烧结纳米粒子的有机复合薄膜均有明显的开关特性,其中包埋水浴纳米粒子的复合薄膜开关现象较明显,开关比较纯有机薄膜提高30倍。对薄膜开关的机理进行了分析,电荷捕获机制成为可能的开关传输机制。(本文来源于《东北大学》期刊2012-06-01）
刘亚东[9]（2011）在《有机小分子薄膜太阳能电池器件电极缓冲层的机理研究》一文中研究指出有机小分子薄膜太阳能电池是有机光电子器件里重要的研究方向之一，与无机太阳能电池相比具有生产成本低、原材料的种类众多且容易修饰、器件结构简单、制备工艺简单、可集成在柔性衬底上、与有机光电子器件有很好的兼容性、可实现半透明器件等优点而倍受人们关注，其未来或许可应用在光伏发电的产业领域，造福人类生活。对于有机小分子薄膜太阳能电池，合适的电极缓冲层可以显着地改善器件的性能。本论文即是为了更好地改善器件的性能而对电极缓冲层所做的研究，文章主要内容分为两个方面。第一，我们证明了采用CuPc作为激子阻挡层时器件的工作机理。在有机小分子薄膜太阳能电池领域，CuPc由于其良好的空穴传输性能，所以一般被用作电子给体材料。在我们的实验中，我们采用CuPc作为激子阻挡层，证明了CuPc在形成α相的时候可以形成半满能级b1g实现传导电子的作用，从而成功的解释了当采用CuPc作为厚的激子阻挡层时器件的工作机理。这种传导电子的方式与之前采用BCP中缺陷态能级传导电子的方式有很大的不同。第二，我们采用F~(16)CuPc作为有机太阳能电池的阳极缓冲层，显着提高了器件的光电转化效率和寿命。F~(16)CuPc的引入，一方面可以实现CuPc分子的定向生长，改善了CuPc薄膜的结晶度，提高了薄膜的空穴迁移率；另一方面在F~(16)CuPc/CuPc界面处可形成偶极层，改善空穴的输出效率。以上两个作用有效地提高了器件的载流子收集效率，降低了器件的串联电阻和光生载流子复合几率，从而提高器件的短路电流和填充因子。同时，F~(16)CuPc的引入使器件的内建电场增大，提高了器件的开路电压。这使得器件的功率转化效率提高了约54%。与此同时，F~(16)CuPc的引入使器件的使用寿命也提高了3.3倍。(本文来源于《中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）》期刊2011-10-01）
鄢志丹[10]（2010）在《超高真空有机分子薄膜生长实时原位荧光显微方法与系统》一文中研究指出近年来,有机分子薄膜器件表现出巨大的发展潜力和市场前景,成为广泛关注的热点,倍受科学界和工业界的重视。研究有机分子薄膜生长结构特性,优化生长条件,进而提升薄膜制备质量,对构筑高性能的薄膜器件意义重大。本文围绕这一主题,创新性地将荧光显微技术与超高真空有机分子薄膜生长技术相集成,并提出了一种有机分子薄膜生长表面动力学研究的荧光显微方法。该方法可实现有机分子薄膜生长的实时原位成像监测和有机单分子、分子簇团在表面运动的实时跟踪,不仅可以应用在导体及半导体衬底上的研究,更填补了绝缘体衬底上有机分子生长实时原位研究手段的空白。本文的研究成果和内容主要有:1、系统地论述了有机分子束外延生长和有机分子薄膜生长表面动力学研究方法的现状,创新性地提出了有机分子薄膜生长表面动力学研究的实时原位荧光显微方法。依据研究对象的不同,该方法包括有机分子薄膜生长实时荧光成像监测和实时单分子跟踪两种技术。2、提出了基于荧光显微图像的有机分子薄膜生长信息的计算方法。通过获取有机分子生长过程中岛的边缘、面积、分子荧光总强度、单位像素分子荧光平均强度等信息,可实现对有机分子薄膜几何形貌、生长速率等特性的实时原位荧光成像监测。3、提出了一种快速高精度的实时单分子跟踪算法。该算法将图像去噪高斯掩膜质心运算定位法和概率链接法有机结合,与常用的二维直接高斯拟合相比,该定位法不仅运算时间缩短为1/10,而且具有纳米级的定位精度。4、在国际上首次设计并研制了一套超高真空有机分子薄膜生长的实时荧光显微系统。该系统具有2×10-10mbar的超高真空度;可实现150K—450K的大范围衬底/样品温度精确控制;同时还具有集成椭偏仪、反射差分光谱仪、金属蒸发源、电子枪/离子枪等辅助设备的能力,以实现多角度薄膜生长信息分析和多种样品制备及材料改性。5、首次实现绝缘体衬底上有机分子生长过程的实时荧光成像监测。以云母衬底表面p-6P有机分子生长为实例,讨论并分析了p-6P分子动态生长信息,揭示了p-6P分子在云母衬底表面的准一维生长模式。(本文来源于《天津大学》期刊2010-08-01）
有机单分子薄膜论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着消费电子领域向轻、薄、大面积、柔性可折迭、节能环保、生物兼容、可穿戴等方向发展,有机半导体材料与器件研究受到世界各主要国家的重视,成为半导体及电子领域的热门前沿方向之一。有机半导体因其主要由轻元素组成,自旋轨道耦合相互作用及超精细相互作用弱,因此具有极长的自旋弛豫时间,是一类极有前景的自旋电子材料,有望先于无机半导体实现速度更快、超低功耗、数据非挥发的多功能新型自旋器件。新世纪以来,基于有机半导体的自旋电子器件如有机自旋阀、有机自旋发光二极管、有机磁性隧道结等先后研制成功,显示了有机半导体材料在自旋电子领域的光明前景。然而,由于自旋极化电极与有机层的匹配等问题的存在,目前有机自旋器件只在低温下具有较好的性能,在室温下的性能不高。开发具有铁磁性的有机半导体材料,作为自旋注入电极层或缓冲层材料,有望解决电导率不匹配造成的自旋注入效率问题,进而提高自旋电子器件及自旋光电子器件的室温性能。在本论文中,我们选取具有优异光电性质的八羟基喹啉类有机小分子材料和稀土钐金属元素,利用真空热蒸发方法制备了两种稀土掺杂八羟基喹啉有机小分子材料;测试表征了其形貌结构,并分析了稀土元素与有机分子的结合情况及电荷转移情况;测试了样品的磁性,分析了其磁性机理,获得了具有室温铁磁性的有机小分子材料,为研制基于该磁性材料的有机自旋电子器件及光电子器件提供了材料基础;测试了样品的光学性质,研究了稀土掺杂对样品光学性质的影响,获得了同时具有铁磁性、半导体导电性和优异光电性质的多功能有机材料,为研发集电子学、光学及磁学于一体的多功能及多场调控新型自旋器件提供了材料基础。主要研究内容和结果如下:一、稀土 Sm掺杂八轻基喹啉镓(Gaq_3)的制备、结构、磁性及光电性质研究。使用真空共蒸发方法首次制备了一系列不同掺杂浓度的稀土 Sm掺杂Gaq_3薄膜,并在样品中观察到了室温铁磁性,最大矫顽力为103.32 Oe,饱和磁化强度为4.1 x 10-6emu。通过分析磁性随Sm掺杂浓度的变化发现,样品的饱和磁化强度和矫顽力随着掺杂浓度的增大而增大,在名义掺杂浓度为15 wt.%时达到最大值,继续增大Sm浓度则样品磁性降低。我们对掺杂薄膜进行了结构分析,观察了掺杂薄膜的表面形貌,排除了金属Sm团簇的因素;分析FTIR图谱得出了掺杂之后分子结构并未出现明显的变化,说明掺杂金属Sm并未改变Gaq_3的结构,进而通过分析XPS图谱得出金属Sm原子作为施主原子有电子转移至Gaq_3分子,影响了 Gaq_3分子中N-Ga键,形成了两个新的峰位。然后,我们研究了掺杂薄膜的光电性质,通过对吸收光谱的测试,得到了在掺杂浓度为15wt.%时掺杂薄膜的禁带宽度出现了明显的变宽,可以理解为金属Sm原子向吡啶环上转移了电子,导致HOMO和LUMO之间能带变宽,我们还研究了掺杂薄膜的光致发光性质,发现在低掺杂浓度时有轻微的蓝移现象,在重掺杂时出现了明显的红色荧光峰位,说明掺杂的金属Sm影响了系统间的穿越常数(Kisc)。我们还研究了退火对Sm掺杂Gaq_3薄膜的影响。二、金属Sm掺杂八羟基喹啉锰(Mnq_2)的制备、结构及磁性研究。选用室温顺磁性稀土金属钐(Sm),和顺磁性的Mnq_2有机小分子,利用真空共蒸发方法首次制备了稀土 Sm掺杂的Mnq_2薄膜材料。原子力显微镜AFM研究显示当稀土金属Sm的质量比为7 wt.%时,掺杂薄膜均方根粗糙度为1.9 nm,与纯净的Mnq_2薄膜起伏相近,显示Sm掺杂对Mnq_2表面影响不大。交变梯度磁强计(AGM)室温磁性测试表明,经过稀土掺杂后样品呈现室温铁磁性,其磁性在Mn:Sm原子比为5.8:1时最强,矫顽力约为103.6 Oe,饱和磁化强度约为5.07 x 10-6emu。由于蒸发技术的限制,我们没有办法获得Sm掺杂比例比Mn:Sm=5.8:l更低的样品。随着Sm金属掺杂比例的提高,样品的磁性降低,当Mn:Sm原子比为1:1时,样品的饱和磁化强度降低至0.35x 10-6 emu。我们还研究了金属Dy掺杂八羟基喹啉锰(Mnq_2)的室温铁磁性,发现此体系的掺杂不会出现铁磁信号。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
有机单分子薄膜论文参考文献
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