齐聚噻吩及其衍生物在有机场效应晶体管（OFETs）应用中的研究进展

作为一种重要的有机场效应晶体管（OFETs）材料,齐聚噻吩类衍生物因其自身独特的性能一直是近几十年来科学家们广泛关注的焦点．本文基于材料分子结构（简单的寡聚噻吩、含功能基团的寡聚噻吩、芳杂环或稠环与噻吩的共聚物、含烯基和炔基的齐聚噻吩衍生物以及齐聚噻吩衍生物的高聚物等）的角度分类综述了齐聚噻吩类衍生物在有机场效应晶体管中的应用进展．对世界范围内的最新研究成果作了总结,并对研究趋势作了展望,最后指出了目前研究现状需要解决的关键问题．     

水分子对有机场效应晶体管阈值电压稳定性的影响

以重掺杂Si片为衬底,SiO_2为栅绝缘层,并五苯为有源层,制备了有机场效应晶体管(OFETs),研究了空气中水汽对场效应性能的影响。实验表明:当器件较长时间放置在空气中时,吸附在并五苯和SiO_2接触面之间的水分子导致阈值电压漂移,器件的稳定性降低;经过热处理的器件的阈值电压漂移现象消失。提出了解释阈值电压漂移现象的模型,该模型可解释水分子在这个过程中所起的作用。     

基于聚合物电介质的并五苯场效应晶体管

采用顶接触结构分别在SiO2、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)绝缘层上制备了以并五苯为有源层的两种有机场效应晶体管(OFET),其中SiO2绝缘层采用热生长法制备,PMMA绝缘层采用溶液旋涂法制备。与常规基于无机绝缘层的器件相比,采用聚合物为绝缘层后,不但器件的制作工艺简化和成本降低,而且器件性能大幅提高,经测试,器件的迁移率提到0.153cm2/Vs,而阈值电压降低6V。采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)等对器件性能提高的原因进行了详细分析。     

一种基于聚合物绝缘层的TIPS-pentacene晶体管性质研究

采用顶接触结构研究制备了以TIPS-pentacene为有源层、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为绝缘层的有机场效应晶体管(OFET),其中绝缘层采用溶液旋涂法制备,电极采用Au电极。通过原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)技术对TIPS-pentacene在PMMA上的生长特性进行了详细分析,结果表明,器件获得了良好的电学特性,其场效应迁移率、阈值电压以及开关电流比分别为0.137 cm2/Vs、-19 V和9.74×104。对器件的稳定性也做了详细研究。     

等离子体辅助蒸发制备InN及其光电性能研究

采用射频等离子辅助蒸发法,在玻璃衬底上制备InN薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构和形貌进行表征,使用分光光度计、拉曼光谱仪和霍尔测量系统检测薄膜的光电特性。结果表明:制备的InN薄膜沿非极性晶面择优生长,薄膜表面由不规则晶粒紧密堆积而成;InN晶体的对称性存在一定缺陷,出现B1振动模式峰;室温下背景电子浓度为1.48×10~(23)cm~(-3),电子迁移率为2.36×10~(-1)cm~2/(V·s);薄膜在近红外波段的透过率高达60%;室温光致发光谱中存在中心波长为573nm的发光峰。     

对电极涂覆AgN Ws对聚3-(2-羟乙基)噻吩变色性能的影响

为提高聚噻吩类衍生物电致变色器件的响应速度和循环稳定性,采用电化学聚合法制备聚3-(2-羟乙基)噻吩(P3TE)薄膜,同时将银纳米线(AgNWs)分散液滴涂到ITO玻璃上制得AgNWs导电薄膜,分别以ITO玻璃上的P3TE和AgNWs薄膜为工作电极和对电极,与凝胶电解质一起组装成电致变色器件.采用多种分析方法对薄膜的组...     

MoO3源漏电极缓冲层对有机薄膜晶体管性能的影响

以并五苯(pentacene)作为有机薄膜晶体管(OTFTs)的载流子传输层,采用比常用金电极(Au)廉价的Ag作为源漏电极,在pentacene与Ag之间添加MoO3超薄层作为缓冲层,制备了具有较高场效应迁移率(μ)的晶体管器件。结果表明,器件在栅极电压VG为40 V时,传输电流IDS超过了50 μA,空穴迁移率达到0.26 cm2/Vs。同时,从器件的输出特性与物理机制分析了MoO3缓冲层在器件中的作用。     

基于四取代铜酞菁的有机近红外电致磷光器件

制备了结构为ITO/NPB/TPBI:(4-tert)CuPc/BCP/Alq3/Al的近红外(NIR)有机电致发光器件(OLED),器件在室温下的发射峰位于1110nm附近,来源于(4-tert)CuPc分子的磷光发射,器件的最佳掺杂浓度为14wt%。制备了结构为ITO/NPB/TPBI:(4-tert)CuPc/DCJTB/BCP/Alq3/Al的器件,结果表明,DCJTB层的加入没有改变器件的NIR电致发光(EL)峰位置,而器件的NIR发光强度与没有DCJTB层的器件相比,提高了50%左右,这是由于DCJTB向(4-tert)CuPc进行了有效的能量传输。     

聚3,6-二噻吩基吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮的电化学合成及其表征

以3,6-二噻吩基吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(TH-DPP)为单体,利用电化学合成的方法在不同的电解质溶液中优化了聚3,6-二噻吩基吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(PTH-DPP)的制备条件,发现在含30%三氟乙酸(TFA)的三氟化硼乙醚(BFEE)体系中更利于PTH-DPP的电化学制备,并在该体系中成功制备了高性能的PTH-DPP薄膜。通过核磁共振谱图对PTH-DPP的聚合物位点及聚合机理进行了研究,发现聚合的位点位于TH-DPP的C3′和C8′位上。PTH-DPP的表面形貌呈致密状态,且分布均匀有颗粒状突起。     

聚(3,4-二溴噻吩)及其电致变色器件的制备与性能研究

以3,4-二溴噻吩作为单体,以三氟化硼乙醚溶液(BFEE)为电解质溶液,通过电化学聚合得到聚(3,4-二溴噻吩)[Poly(3,4-dibromothiophene),PDBrTh],其能够显示亮红色和蓝色之间的可逆变化,并研究了PDBrTh薄膜的电致变色性能,其最快响应时间可以达到1.21 s,循环寿命达到1 800圈.以此薄膜作为电致变色层,制成的全固态PDBrTh基电致变色器件能够实现红色/蓝色的可逆变化,对于丰富电致变色器件的颜色具有重要意义.     

氧化钼/聚吡咯复合膜的制备及变色性能研究

为了弥补无机变色材料的不足,引入有机聚合物进行复合,组装成互补型电致变色器件.本文以七钼酸铵为原料,采用水热法合成六方相氧化钼(h-MoO_3),通过浆料法制备氧化钼变色薄膜并组装成变色器件.利用恒电压聚合法制得聚吡咯薄膜,并与氧化钼薄膜复合组装纳米氧化钼/聚吡咯复合变色器件.采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和电化学工作站对样品的结构以及器件的变色性能进行表征.结果表明:氧化钼的晶型为h-MoO_3;随反应时间的延长,不规则颗粒状的MoO_3逐渐生长并形成六角棒状,其直径为3μm,长度为20μm;氧化钼/聚吡咯复合变色器件的着色与褪色时间分别为35s和22s;在481nm处吸收峰的强度从0.62减小到0.55,光学对比度变化大.     

SnO2致密层在染料敏化太阳能电池中的应用研究

在染料敏化太阳能电池中,半导体薄膜为其重要组成部分,是当前研究热点之一。为有效提升电池器件短路电流密度,在氟掺杂二氧化锡(FTO)导电玻璃上构建Sn O2致密层,制备出Sn O2-Ti O2复合半导体薄膜。结构形貌测试表明,Sn O2-Ti O2复合半导体薄膜厚度略大于Ti O2半导体薄膜。电化学测试明确,Sn O2-Ti O2复合半导体薄膜能抑制FTO导电玻璃上电子与电解液中氧化还原电对之间的复合反应,有效提升了电池器件的短路电流密度。光电流密度-电压曲线证实基于Sn O2-Ti O2复合半导体薄膜的电池器件短路电流密度达到了17. 53 m A/cm2,其光电转换效率为7. 28%,高于基于Ti O2半导体薄膜的电池器件效率6. 74%。     

MgAl/PbPc/Cu有机薄膜二极管的制备与气敏特性分析

选用酞菁铅作为有机半导体气敏材料,用真空热蒸镀、磁控溅射等镀膜方法制备器件,所制备薄膜二极管的结构为MgAl/PbPc/Cu,使用Keithley 4200半导体测试仪与气敏测量系统分析器件肖特基二极管的气敏特性,通过对电流-电压特性的实测数据进行深入的理论分析,比较出器件对不同浓度NO2气体的敏感程度.经过测试结果可知:当器件置于10-5的NO2气体74 min后,正向电流减小65倍,对应的MgAl/PbPc肖特基势垒高度约上升了20 meV.同时由于被吸附NO2气体的PbPc薄膜少数载流子电子数目的增加,导致器件的反向电流增加4倍.     

利用Ir(ppy)_3敏化CzHQZn提高OLED的性能

用CzHQZn作为受主,利用磷光敏化的方法制备了有机电致黄光和白光器件。黄光器件采用Ir(ppy)3掺杂4,4-N,N′-=咔唑基联苯(CBP),敏化新的黄光材料CzHQZn作为发光层,当发光层厚度为18nm时器件性能最好,最大发光效率为3.26cd/A(at10V),最大发光亮度为17560cd/m2(at10V);白光器件采用多发光层结构,结合ADN的蓝光复合发光,同时加入了电子阻挡层(NPBX)和空穴阻挡层(BCP),获得的白光器件最大发光效率为2.94cd/A(at8V),最大亮度为11089cd/m2(at13V)。     

氧气气氛下退火处理对ITO薄膜性能的影响

采用AFM,XPS,Hall等手段分析了氧气气氛下退火处理对ITO薄膜性质的影响,并用处理的ITO制作了有机电致发光器件.结果表明,退火处理后ITO薄膜的表面粗糙度增加,光学透过率降低.ITO薄膜经0.5 h退火后电阻率增大了近2倍,对有机半导体材料的空穴注入能力显著提高,相应的有机发光器件性能得到明显改善.ITO薄膜光电性能的变化归因于ITO表面化学组分的改变.     

未掺杂条件下载流子平衡提高有机电致发光器件效率的研究

用具有高电子迁移率(5×10-4cm2 V-1 s-1)的材料4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(BPhen)作为电子传输层(ETL),N,N-his-[1-naphthy(-N,Ndiphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine)](NPB)作空穴传输层(HTL),tris(8-hy-droxyquinoline) aluminum(Alq3)作发光层(EML),使有机薄膜电致发光器件的效率得到显著改善.器件基本结构为:ITO/NPB/Alq3/BPhen/LiF/A1.通过对HTL和ETL的厚度进行优化,在电流密度为20mA/cm2时,器件的电流效率达到6.80cd/A,亮度达到1361 cd/m2.为了探索发光器件的效率得以改善的原因,制备了结构为ITO/A1q3/BPhen/Al的electron-only器件和结构为ITO/NPB/AI的hole-only器件.通过调整hole-only器件中空穴传输层(HTL)和electron-only器件中电子传输层(ETL)之间的厚度匹配并比较它们之间的J-V曲线,发现当电子和空穴达到栽流子平衡时,发光器件获得最佳效率和亮度.     

ZnPc/PbPc共混蒸镀薄膜二极管的制备与工作特性

有机薄膜二极管选取酞菁锌和酞菁铅(ZnPc和PbPc)进行混合作为器件的有源层,利用多种镀膜方式,制备了结构为Cu/ZnPc+PbPc/Al的器件,其中,Zn Pc∶PbPc混合的质量比分别为1∶1、4∶5和5∶4,对二极管进行了输出特性测试和混合薄膜的吸收光谱测试。结果表明,3种混合方式的二极管均具有整流特性。通过实验分析可以得出:ZnPc∶Pb Pc的混合质量比为1∶1的器件的载流子的传输最快。实验结果表明:适当的ZnPc∶PbPc的混合质量比可以降低肖特基势垒的高度,从而使载流子的迁移率加大。由实验结果计算得出,ZnPc∶PbPc的混合质量比为1∶1的器件的势垒高度为0. 355eV,影响因子n为18. 21。     

基于TPD单元的给体光伏材料的合成及性能表征

以两侧共轭噻吩单元的噻吩并吡咯二酮为受体单元,分别与噻吩、硒吩、联噻吩、并噻吩4种给体单元共聚,合成了4种D-A型共聚物。分别采用核磁共振法、紫外-可见光谱吸收法、电化学循环伏安法、热失重法、凝胶渗透色谱分析法、高斯理论模拟计算法等,对材料的结构和光物理、光化学性能进行了详细研究。结果表明,这4种共聚物具有较宽的吸收光谱、与PCBM相匹配的能级、良好的热稳定性能、较大的分子量和较窄的分子量分布。理论模拟计算很好地印证了实验结果。合成的4种D-A型共聚物能够满足有机光伏器件对材料的要求,可用于制备有机光伏器件。     

聚吡咯氧化石墨烯修饰的神经微电极阵列

利用电化学方法,在多通道神经微电极阵列芯片上制备聚吡咯氧化石墨烯薄膜材料,并对该材料的电化学行为进行了分析。对神经微电极阵列芯片采用计时电压法探究,确定了定向修饰聚吡咯氧化石墨烯薄膜的最佳电沉积条件。微电极阵列芯片为多通道实时检测神经细胞的电生理和电化学信号提供了一种新的器件,但其检测灵敏度、信噪比需进一步的提高。将聚吡咯氧化石墨烯的平面微电极阻抗值降低了92.1%,且提高了对多巴胺循环伏安响应的灵敏度,对神经电生理信号和电化学信号的检测具有重要意义。     

ZnO/Cu_2O光伏器件性能的模拟研究

为进一步理解n-ZnO/p-Cu_2O异质结光伏器件内部运行机制和影响器件光电效率的主要因素,利用AMPS-1D光伏器件模拟软件对ZnO/Cu_2O异质结器件的光伏性能进行模拟计算研究.通过调节ZnO 厚度与施主浓度、Cu_2O厚度与受主浓度、背电极金属功函数对器件的输出性能进行计算和分析.结果表明,在ZnO 施主浓度为1×1019cm~(-3),厚度为200 nm,Cu_2O受主浓度为1×1019cm~(-3),厚度为9 500 nm,背电极的功函数高于4.8 e V时,器件光电转化效率高达16.9%.通过在Cu_2O中增加体缺陷及在ZnO/Cu_2O界面处增加界面缺陷,计算和分析缺陷对器件性能的影响.当Cu_2O层体缺陷浓度高于1×1017cm~(-3)或界面缺陷浓度高于1×1012cm~(-2)时,器件的光电转化效率严重衰减,说明降低Cu_2O体缺陷及界面缺陷是提高器件效率的关键.