【摘 要】
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近年来,有机半导体材料由于其具有可低成本、大面积制备、以及良好的机械柔性等特性,在柔性电子领域有着广阔的应用前景。目前,基于有机半导体的场效应晶体管是有机电子和柔性电子领域的核心器件之一,可用于制备柔性平板显示、柔性逻辑电路、有机存储设备、传感器等领域。然而对于有机场效应晶体管,有机半导体分子的无序排列和薄膜图案化问题极大地限制了其发展和应用。本论文就此问题,发展了一种基于微流控模板的方法来制备有
【基金项目】
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国家自然科学基金(No.61804051); 湖南省人才计划(2018RS053);
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近年来,有机半导体材料由于其具有可低成本、大面积制备、以及良好的机械柔性等特性,在柔性电子领域有着广阔的应用前景。目前,基于有机半导体的场效应晶体管是有机电子和柔性电子领域的核心器件之一,可用于制备柔性平板显示、柔性逻辑电路、有机存储设备、传感器等领域。然而对于有机场效应晶体管,有机半导体分子的无序排列和薄膜图案化问题极大地限制了其发展和应用。本论文就此问题,发展了一种基于微流控模板的方法来制备有机半导体微米线。通过该方法我们可以得到尺寸可控且分布均匀的有机半导体微米线,并且可以根据器件需要精确控制微米线的位置。在此基础上,我们还制备了有机微米线晶体管和有机/钙钛矿微米线异质结晶体管,并对器件的电学性能和光电响应特性进行了研究。具体的研究内容如下:(1)采用微流控模板法制备有机微米线晶体管。首先利用微流控模板法成功制备出排列有序的有机半导体微米线,随后在此基础上分别制备出p型和n型有机微米线晶体管,得到性能优异的p型和n型有机微米线晶体管,其载流子迁移率分别达到了0.28和0.05 cm2·V-1·s-1。最后比较了有机微米线晶体管和薄膜晶体管的器件性能。(2)为了证实上述方法的普遍适用性,使用该方法制备钙钛矿微米线,并以此为基础构建了光电探测器,获得了光响应度为0.2 A·W-1,响应时间小于50 ms的光电器件。(3)在上述工作基础上进一步制备出有机/钙钛矿异质结晶体管,并表征器件的电学性能和光电响应特性。该器件结合有机场效应晶体管良好的电学特性和钙钛矿材料优异的光电学特性,具有场效应晶体管的开关特性和栅压可调的光响应特性,异质结晶体管光响应度达到了350 A·W-1。本论文的研究成果将有助于促进基于微米线的器件制造和应用,为后续搭建复杂架构的光电器件研究打下良好的基础。
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