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摘要:苯并二呋喃(BDF)体系材料由于其和苯并二噻吩(BDT)体系材料的结构类似,近年来受到学者的广泛关注,大多数关注在有机光伏领域,其光电转换效率(PCE)可达7%;然而对其场效应晶体管(OFET)特性关注甚少。本文从制备高性能有机材料出发,采用Stille偶合聚合反应合成了新型BDF体系D-A结构共轭聚合物材料聚4,8-二(2-异辛氧基-噻吩基)苯并[1,2-b:3,4-b’]二呋喃-5,5-4,7-二(2-基)-5,6-二辛氧基-2,1,3-苯并噻二唑(PBDFTDTBT),该材料的PCE达6%,鉴于其在光伏领域中良好的性能,以其为活性层用溶液旋涂法制备了底栅顶接触结构OFET,并研究了其光敏性,分析了光照对器件性能的影响,结果表明该材料在OFETs和有机光敏晶体管(OPTs)领域中具有优异的性能,显示出BDF体系材料除了光伏领域外在晶体管领域中也有巨大的潜力。具体研究内容如下:首先对材料的光学性能和薄膜进行了表征。PBDFTDTBT在300-800nm有一个宽的吸收范围,与其良好的光伏性能符合。对衬底进行十八烷基三氯硅烷(OTS)处理,发现处理后旋涂薄膜的表面形貌得到改善,并分析了OTS对薄膜生长形貌的影响;在此基础上制备OFET, OTS处理的器件性能明显提升,其迁移率比未处理器件提升一个数量级达0.05cm2/Vs,这和OTS处理后表面形貌得到优化相符合,说明了界面处理对有机场效应晶体管器件性能的重要性,并且得到的迁移率在所有BDF材料报道中是最高的。在上述基础上,通过对器件进行光照来观察不同条件下OFET特性曲线变化。施加不同光强照射器件,发现随着光强增强,器件阈值电压从-15.6V漂移到27.8V,这是光照条件下在沟道中产生了光伏效应,光强越强光伏效应越明显;器件的光电流增益也随光强增强而增强,最大光增益在100mW/cm2光照下为1.2×105,光响应度则相反,在1mW/cm2光照下最大为360mA/W。同时,光照下输出特性都有明显的线性和饱和区域,与传统输出特性类似,由于光伏效应在漏极处积累的空穴和栅极共同调控作用的影响,低Vds下有微弱的接触电阻存在;此外,器件表现出良好的空气稳定性和光稳定性。这些结果都表明BDF体系材料在OFETs和OPTs中有潜在的应用。