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有机半导体材料具有化学功能的多样性、可低成本制作大面积器件以及利用其柔性制作可折叠式电子产品等特点和优势,已应用于电致发光、太阳能电池、场效应管等光电子器件中。然而,有机半导体材料还面临着多方面科学问题的挑战,主要包括材料载流子迁移率低和对有机半导体材料中的光物理过程的认知依然有限。有机半导体材料的有序化是提高其中电荷迁移率的重要途径。已有多种方法可以实现有机半导体分子晶体的制备,但是这些方法更多地集中于小分子材料,关于有机聚合物分子晶体定向生长的报道较少。本论文以有机半导体晶体的定向生长方法及光电子学性能研究为主线,开展了以下研究工作: 1.在平板基片上制备了一维有机小分子晶体,研究了其光电导特性。通过控制N,N-bis(1-ethylpropyl)-3,4,9,10-perylenebis(dicarboximide)(EPPTC)溶液中溶剂挥发的方向和速度,在石英基片上定向生长了大面积的EPPTC晶体纤维。研究了基于EPPTC晶体纤维的光电导器件的性能,发现了电极对不同波长的透过率对器件光电导性能的影响机制。 2.采用溶剂退火的方法,在模板光栅上实现了高分子有机光伏材料晶体的定向生长,研究了其光电子学特性。利用干涉光刻制备了模板光栅。作为晶体生长的衬底,获得了典型光伏材料Poly(3-hexylthiophene)(P3HT)晶体沿模板光栅方向的定向生长。通过显微结构表征和光伏特性研究,揭示了这类高分子材料结晶、有序化的机理,获得了光电导器件性能的显著改善。 3.利用典型的高分子电致发光材料poly-9,9-dioctylfluorene-co-benthiadiazole(F8BT)和poly-9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N-(4-butulphenyl)-bis-N,N-phenyl-1,4-phenylenediamine(PFB),进行了晶体生长及其光电子学性能实验研究。采用溶液退火方法,研究了不同衬底、不同溶液浓度、不同溶剂和不同退火温度对F8BT和PFB晶体生长过程和晶体质量与特性的影响。 4.利用激光诱导交联法,实现了高分子材料F8BT∶PFB混合物薄膜的图案化,特别实现了其中异质结界面的可视化,并对其尺度进行了定量表征。