【摘 要】
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基于有机场效应晶体管(OFETs)结构的光电集成器件在最近十年里发展迅速,包括有机发光晶体管(OLETs)、有机光敏晶体管(OPTs)等。与此同时,人们也在探究新型OFETs结构的有机光电集成器件。而将场效应与光放大功能结合有望实现万物互联、有机激光电视等多功能化应用产品。与其他有机光电集成器件制备一样,实现OFETs结构的光放大器件存在着诸多科学技术难题。其中,如何同时兼顾优异的电性能与光性能是
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基于有机场效应晶体管(OFETs)结构的光电集成器件在最近十年里发展迅速,包括有机发光晶体管(OLETs)、有机光敏晶体管(OPTs)等。与此同时,人们也在探究新型OFETs结构的有机光电集成器件。而将场效应与光放大功能结合有望实现万物互联、有机激光电视等多功能化应用产品。与其他有机光电集成器件制备一样,实现OFETs结构的光放大器件存在着诸多科学技术难题。其中,如何同时兼顾优异的电性能与光性能是实现多功能有机光电集成器件的最重要的一步。本论文通过将聚合物柔性分布式反馈(DFB)谐振腔巧妙地引入OFETs器件结构中,从有源层的制备工艺、结构、机理分析等维度对器件的电荷传输性能与光放大性能进行了深入的探究。值得一提的是,该器件集成了场效应晶体管和光放大器的特性,且克服了传统集成器件性能下降的问题。该器件构型能够实现光电多功能集成特性,对高集成度器件和电泵浦激光器等有很好的启示作用。本论文的主要研究结果包括以下两点:(1)采用浸渍涂层法在PDMS栅介电层表面制备了TIPS-并五苯和C8-BTBT两种有机小分子晶态薄膜,并相应构筑了电性能优异的OFET器件。系统探究了UVO处理PDMS表面对分子自组装的影响,优化了沉积晶态薄膜的最佳实验条件,并详细阐述了相关机理。针对两种小分子的最佳实验条件分别为:以TIPS-并五苯为研究对象,选择丙酮为溶剂,溶液浓度为0.8 mg/m L,提拉速度为10μm/s,OFET迁移率为0.0589 cm~2 V-1s-1;以C8-BTBT为研究对象,选择二氯甲烷为溶剂,溶液浓度为1.0 mg/m L,提拉速度为10μm/s,OFET迁移率为1.84 cm~2 V-1s-1。该工作后续构筑兼具优异光电性能的OFET结构的光放大器件提供了重要的实验基础。(2)以OFETs为基础器件结构,引入DFB谐振腔作为介电层,构筑有机场效应光放大器,系统研究了有源层的结构对这类有机光电集成器件性能的影响,主要设计和制备了单层和叠层两种有源层器件结构,其中单层有源层为有机激光材料,叠层有源层为有机高迁移率材料和有机激光材料的组合。具体探究了有源层制备工艺以及迁移率材料种类对器件性能的影响,分别包括旋涂和浸涂有机小分子和聚合物材料。经过条件筛选,我们发现以TAT-3L激光材料为有源层的器件电性能一般,但获得了激光出射,激光阈值仅为4.93μJ/cm~2,半峰宽为0.33 nm,在486 nm左右获得激光出射。该探究为制备具有优异光电性能的OFET结构的光放大器件提供了重要的器件模型,且有助于推动多功能化有机光电集成器件的发展。
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