本文主要研究内容
作者杨杰（2019）在《双极性和N型半导体聚合物的设计合成及光电性能研究》一文中研究指出：相比无机场效应晶体管,有机场效应晶体管（OFETs）具有质量轻、柔性好、可溶液加工及光电特性易调等优点,在集成电路、智能传感器、柔性显示、电子皮肤以及可穿戴器件等领域有广阔的应用前景。近年来,基于聚合物半导体的OFETs已经取得了重要进展。其中,p型聚合物半导体的性能已经超过了20 cm2V-1s-1。相比之下,双极性和n型聚合物半导体发展滞后,其电子迁移率普遍低于5 cm2V-1s-1。由于双极性和n型聚合物材料在逻辑电路和发光场效应晶体管等领域有重要的应用价值,该类材料的设计合成是本领域的一个重要研究方向。本论文以设计合成新型的双极性和n型聚合物材料为目标,通过研究这些材料的结构与性能的关系,总结出一些双极性和n型聚合物材料的有效设计策略。本论文的主要研究内容如下:1.提出了“受体二聚”策略,合成了双吡咯并吡咯二酮（2DPP）受体及其聚合物P2DPP-BT,P2DPP-TT,P2DPP-TVT和P2DPP-BDT。相比单DPP聚合物,2DPP聚合物的LUMO能级降低了约0.1 eV。单DPP聚合物基本上是一类p型材料,n型性能处于10–33 cm2V–11 s–1量级,而2DPP聚合物均表现出优异的双极性传输特性。其中,P2DPP-TT的空穴和电子迁移率各为4.16和3.01 cm2V–11 s–1,是文献报道的双极性材料的最好结果之一。2DPP聚合物的电子迁移率相比单DPP聚合物的提高了两个数量级。这些结果表明“受体二聚”是实现双极性材料的有效策略。2.设计合成了三吡咯并吡咯二酮（3DPP）受体及其聚合物P3DPP-BT。该聚合物是一个窄带隙材料,其光学带隙为1.27 eV。该聚合物的HOMO和LUMO能级分别为-5.45和-3.51 eV。基于该聚合物的OFET器件表现出平衡的双极性传输特性,其空穴和电子迁移率分别为1.12和1.27 cm2V–11 s–1。3.采用“多氟取代”策略合成了异靛蓝的聚合物PIID-2FBT,P1FIID-2FBT和P2FIID-2FBT。从PIID-2FBT到P2FIID-2FBT,氟原子的增加使得聚合物的平面性变好,LUMO能级降低,结晶性变强。PIID-2FBT,P1FIID-2FBT和P2FIID-2FBT分别表现出p型为主,平衡的双极性和n型为主的传输特性。其中,P2FIID-2FBT的空穴和电子迁移率各为2.75和9.70 cm2V–11 s–1,是文献报道的双极性材料的最好结果之一。我们引入了“有效质量”的概念来解释P2FIID-2FBT高性能的原因。该聚合物的有效质量很小,说明载流子在分子内的传输很快。这些结果表明可以通过设计具有适当的能级,高的结晶度和小的有效质量的聚合物来得到高迁移率的双极性材料。4.发展了一种通用的取代环化靛蓝（BAI）的合成方法,该方法对不同的取代基（氟、氯、溴、氰基、三氟甲基等）和不同的取代基位置都适用。基于这种方法,我们合成了一系列新型的BAI受体,同时合成了4个BAI的聚合物PBAI-V,P2FBAI-V,P2ClBAI-V和P4OBAI-V。这些聚合物都是双极性材料。其中,P2ClBAI-V的性能最好,空穴和电子迁移率分别为4.04和1.46 cm2V-1s-1。本工作发展的通用的取代BAI合成方法还可用于合成更多的新型BAI聚合物,将会极大地丰富双极性半导体材料的种类。
Abstract
xiang bi mo ji chang xiao ying jing ti guan ,you ji chang xiao ying jing ti guan （OFETs）ju you zhi liang qing 、rou xing hao 、ke rong ye jia gong ji guang dian te xing yi diao deng you dian ,zai ji cheng dian lu 、zhi neng chuan gan qi 、rou xing xian shi 、dian zi pi fu yi ji ke chuan dai qi jian deng ling yu you an kuo de ying yong qian jing 。jin nian lai ,ji yu ju ge wu ban dao ti de OFETsyi jing qu de le chong yao jin zhan 。ji zhong ,pxing ju ge wu ban dao ti de xing neng yi jing chao guo le 20 cm2V-1s-1。xiang bi zhi xia ,shuang ji xing he nxing ju ge wu ban dao ti fa zhan zhi hou ,ji dian zi qian yi lv pu bian di yu 5 cm2V-1s-1。you yu shuang ji xing he nxing ju ge wu cai liao zai luo ji dian lu he fa guang chang xiao ying jing ti guan deng ling yu you chong yao de ying yong jia zhi ,gai lei cai liao de she ji ge cheng shi ben ling yu de yi ge chong yao yan jiu fang xiang 。ben lun wen yi she ji ge cheng xin xing de shuang ji xing he nxing ju ge wu cai liao wei mu biao ,tong guo yan jiu zhe xie cai liao de jie gou yu xing neng de guan ji ,zong jie chu yi xie shuang ji xing he nxing ju ge wu cai liao de you xiao she ji ce lve 。ben lun wen de zhu yao yan jiu nei rong ru xia :1.di chu le “shou ti er ju ”ce lve ,ge cheng le shuang bi ge bing bi ge er tong （2DPP）shou ti ji ji ju ge wu P2DPP-BT,P2DPP-TT,P2DPP-TVThe P2DPP-BDT。xiang bi chan DPPju ge wu ,2DPPju ge wu de LUMOneng ji jiang di le yao 0.1 eV。chan DPPju ge wu ji ben shang shi yi lei pxing cai liao ,nxing xing neng chu yu 10–33 cm2V–11 s–1liang ji ,er 2DPPju ge wu jun biao xian chu you yi de shuang ji xing chuan shu te xing 。ji zhong ,P2DPP-TTde kong xue he dian zi qian yi lv ge wei 4.16he 3.01 cm2V–11 s–1,shi wen suo bao dao de shuang ji xing cai liao de zui hao jie guo zhi yi 。2DPPju ge wu de dian zi qian yi lv xiang bi chan DPPju ge wu de di gao le liang ge shu liang ji 。zhe xie jie guo biao ming “shou ti er ju ”shi shi xian shuang ji xing cai liao de you xiao ce lve 。2.she ji ge cheng le san bi ge bing bi ge er tong （3DPP）shou ti ji ji ju ge wu P3DPP-BT。gai ju ge wu shi yi ge zhai dai xi cai liao ,ji guang xue dai xi wei 1.27 eV。gai ju ge wu de HOMOhe LUMOneng ji fen bie wei -5.45he -3.51 eV。ji yu gai ju ge wu de OFETqi jian biao xian chu ping heng de shuang ji xing chuan shu te xing ,ji kong xue he dian zi qian yi lv fen bie wei 1.12he 1.27 cm2V–11 s–1。3.cai yong “duo fu qu dai ”ce lve ge cheng le yi dian lan de ju ge wu PIID-2FBT,P1FIID-2FBThe P2FIID-2FBT。cong PIID-2FBTdao P2FIID-2FBT,fu yuan zi de zeng jia shi de ju ge wu de ping mian xing bian hao ,LUMOneng ji jiang di ,jie jing xing bian jiang 。PIID-2FBT,P1FIID-2FBThe P2FIID-2FBTfen bie biao xian chu pxing wei zhu ,ping heng de shuang ji xing he nxing wei zhu de chuan shu te xing 。ji zhong ,P2FIID-2FBTde kong xue he dian zi qian yi lv ge wei 2.75he 9.70 cm2V–11 s–1,shi wen suo bao dao de shuang ji xing cai liao de zui hao jie guo zhi yi 。wo men yin ru le “you xiao zhi liang ”de gai nian lai jie shi P2FIID-2FBTgao xing neng de yuan yin 。gai ju ge wu de you xiao zhi liang hen xiao ,shui ming zai liu zi zai fen zi nei de chuan shu hen kuai 。zhe xie jie guo biao ming ke yi tong guo she ji ju you kuo dang de neng ji ,gao de jie jing du he xiao de you xiao zhi liang de ju ge wu lai de dao gao qian yi lv de shuang ji xing cai liao 。4.fa zhan le yi chong tong yong de qu dai huan hua dian lan （BAI）de ge cheng fang fa ,gai fang fa dui bu tong de qu dai ji （fu 、lv 、xiu 、qing ji 、san fu jia ji deng ）he bu tong de qu dai ji wei zhi dou kuo yong 。ji yu zhe chong fang fa ,wo men ge cheng le yi ji lie xin xing de BAIshou ti ,tong shi ge cheng le 4ge BAIde ju ge wu PBAI-V,P2FBAI-V,P2ClBAI-Vhe P4OBAI-V。zhe xie ju ge wu dou shi shuang ji xing cai liao 。ji zhong ,P2ClBAI-Vde xing neng zui hao ,kong xue he dian zi qian yi lv fen bie wei 4.04he 1.46 cm2V-1s-1。ben gong zuo fa zhan de tong yong de qu dai BAIge cheng fang fa hai ke yong yu ge cheng geng duo de xin xing BAIju ge wu ,jiang hui ji da de feng fu shuang ji xing ban dao ti cai liao de chong lei 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自华中科技大学的杨杰，发表于刊物华中科技大学2019-10-11论文，是一篇关于有机场效应晶体管论文,双极性论文,分子设计论文,迁移率论文,华中科技大学2019-10-11论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自华中科技大学2019-10-11论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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