一、物理汽相生长并五苯晶体薄膜(论文文献综述)
张帅[1](2020)在《几种新型二维原子晶体的精准构筑、物性表征与功能化》文中指出石墨烯的发现拉开了二维材料研究的序幕,过渡金属二硫族化合物的研究则将其推向了又一个高潮。二维材料因其厚度在纳米尺寸,拥有块体材料所不具备的优良性质,例如超大的比表面积。科学上,二维材料提供了一个结构简单的平台,可以用来研究诸如超导、电荷密度波、磁性等基础物性。工业上,二维材料呈现出优良的性质,在电子器件、催化等方面潜力巨大。目前,二维材料已经发展成为一个庞大的家族,包括石墨烯及类似的单元素烯,过渡金属二硫族化合物,氧化物等等。本论文主要介绍我们新合成的四种二维原子晶体。遵循结构决定性质的基本原理,首先研究这些二维原子晶体的生长和结构,然后进行物性的表征,并给出解释,最后探索潜在的应用。主要的研究仪器是分子束外延制备腔体、低能电子衍射、低温扫描隧道显微镜、X射线光电子能谱和角分辨光电子能谱。本文的理论计算部分工作由合作者宋洋完成,计算方法是基于密度泛函理论的第一性原理计算方法。1.二硒化五银的生长、表征与多功能化。在银表面用直接硒化的方法外延生长单层的二硒化五银。这是一种本征模版化的材料,由大范围准周期的三角形畴组成。我们分别研究了畴内和畴界的原子结构,发现畴界是由于相邻的两个畴的原子相对偏移形成。因为这种畴的特殊结构,对于不同分子具有选择吸附性。并五苯分子选择吸附在畴界,而四氰基对苯二醌二甲烷分子没有选择性,可以吸附在畴内或畴界。通过先后沉积两种分子,实现了分子围栏的构建,并五苯分子在畴界,包围着畴内的四氰基对苯二醌二甲烷分子。我们在本征图案化的二维材料二硒化五银中,利用其特殊的三角形图案,实现了多种功能化。2.带应力的砷化银的外延生长与结构和电子性质表征。在加热的银表面沉积砷原子,得到了单层的砷化银。大面积扫描隧道显微镜表征发现了一维莫尔条纹的存在。进一步的实验和理论计算确定了其蜂窝状的原子结构,并解释了一维条纹起源于晶格失配导致的应力调制。完全弛豫的结构模型完美复现了一维莫尔条纹。受应力调制的能带结构通过角分辨光电子能谱得到,且与理论计算结果吻合。3.单层和双层砷化铜的生长与表征。通过在铜上沉积不同量的砷原子,分别得到了单层和双层的砷化铜。单层砷化铜在铜上具有纯平的蜂窝结构,通过计算得到了其原子结构,与实验相符合。实验测得单层砷化铜的能带结构,发现受衬底影响较大。计算得到了自由和带衬底两种砷化铜的电子能带,结合投影能带,证明了衬底转移掺杂对砷化铜的费米面的调控。4.2H相和1T相的二硒化铬的生长与物性测试。通过控制生长条件,分别生长得到了2H相和1T相的二硒化铬。2H相的二硒化铬是0.7 e V带隙的半导体。1T相的二硒化铬则是金属,原子结构具有两套周期。1T相的二硒化铬在边界处发生了相变,变成了半导体性质。1T相的二硒化铬的磁性测试表现出磁性迹象,但仍需进一步的实验验证。
杨成东[2](2020)在《二维有机半导体晶体液相制备及晶体管和光突触器件应用的研究》文中研究说明有机半导体材料的发现最早可追溯到上世纪八十年代,凭借其相对无机半导体材料独有的优势,如低成本,性能的高度可调,优异的柔韧性和生物相容性等,一直深受研究者们的亲睐并且已广泛应用于各种电子设备,如有机场效应晶体管、有机发光二极管和有机太阳能电池等。随着过去二三十年的发展,大量的多功能和高性能有机半导体材料被设计合成出来,并且随着液相薄膜组装技术的发展,使得基于有机半导体材料构建的电子器件其电学性能得到了很大的改善,拓展和补充了无机半导体器件在某些特定的应用领域无法实现的功能。近十年来,二维有机半导体晶体作为新兴的材料体系引起了大家广泛的关注,它通过弱范德华力进行分子自组装,实现具有分子级厚度的单晶薄膜。紧密有序的单晶排列保证其具有很好的电学性能,另外在二维极限下使得对导电沟道的调控变得更加直接和可操作性,为电子器件的输运机理研究提供一个很好的平台。本文通过液相方法制备了大面积的N型二维有机晶体,在一定程度上研究了生长的机理,并且基于该薄膜成功构建了N型晶体管的器件。该系列工作中不仅克服了长期存在的N型二维有机半导体晶体液相生长的难题,为有机二维晶体的液相生长提供了重要的指导意义。同时,利用这种工艺将N型半导体薄膜堆垛到P型半导体薄膜上构建了相应的异质结器件,实现了电子和空穴双通道的输运。此外,基于二维有机半导体晶体高效的光电性能和平面肖特基二极管开发了光突触器件,超薄的半导体层能够有效地“桥接”器件上下两个界面,使得金属/半导体界面处的肖特基势垒极为敏感地受到半导体/绝缘体界面处光致陷阱电荷的调控作用,最终,器件完美地模拟了光编写突触器件的功能,为有机光敏神经突触器件提供更广阔的思路。我们还系统的研究了光突触器件性能的高度可调性,通过对半导体层厚度,运行电压,门控效应(栅极电压)的研究,全方位理解了这种光突触器件的运行模式,为开发多功能的可调仿生电子器件提供了解决方案。本文的创新研究成果主要包括以下几点:1.通过添加剂辅助的“金属线隙”工艺制备了高质量的N型二维有机晶体。此生长过程中,添加剂能够形成一个特殊的形核界面使主体分子在该界面上更加稳定地铺展,具有更低的形核势垒,从而触发了二维晶体的生长,特别地,利用这种工艺能够制备出大面积均匀的单层二维有机晶体,这无疑对于器件界面物理的研究具有深远的意义。基于单分子层和双分子层构建了平面晶体管器件,器件表现出优异的栅控行为;在低的漏电压区,器件表现出好的线性特征,表明了器件具有低的接触电阻;平均迁移率分别为1.4×10-2和1.8×10-2 cm2 V-1 s-1,和其他课题组报道的少层PDIF-CN2晶体管器件性能相当。其中,单分子层的PDIF-CN2器件为首次实现的单层PDIF-CN2晶体管器件,单分子层薄膜由于完全屏蔽了分子层间的电荷偶联的行为,因此能够为直接地研究电子输运及相关的界面问题提供可靠的研究平台。添加剂辅助结晶技术在二维有机半导体晶体的液相制备中具有很好的应用前景,对系统地学习研究这种新型的二维有机体系及其多功能电子器件的开发具有十分重要的意义。2.利用添加剂辅助的“金属线隙”工艺构建了P3HT/PDIF-CN2异质结薄膜。AFM薄膜表征表明PDIF-CN2是通过在多孔的P3HT薄膜上先填补粗糙的界面后生长的方式进行的,顶层的薄膜仍然表现出原子级的平整度和分子台阶,说明生长的PDIF-CN2依然为高质量的分子晶体。基于制备的异质结薄膜构建了晶体管器件,转移曲线表现出典型的V型特征,输出曲线随着栅压的调制表现出了翻转的行为,通过提取迁移率可知器件具有平衡的双极性输运特性,空穴和电子迁移率分别达到0.01和0.007 cm2 V-1 s-1,这样的迁移率性能和单一组分构建的晶体管器件相当,可见这种异质结的堆垛工艺能够很好地保持各组分的性能。因此,这种在粗糙的界面上实现二维晶体生长的技术势必为异质结的液相堆垛和功能开发提供可能的技术方案。3.我们运用“咖啡环”的组装技术实现了C8-BTBT二维晶体的生长,通过光谱响应和晶体管器件分析,表明生长的C8-BTBT二维晶体具有高的紫外响应以及优异的光电性能。结合肖特基平面二极管结构,基于双层的C8-BTBT二维晶体,我们开发了具有显着突触行为的光突触器件。利用肖特基结构能够有效地压制暗电流水平,超薄的半导体层能够有效地桥接器件上下两个界面,获得高效的界面捕获对肖特基势垒的持续调制,显示出优异的光电性能的同时获得了优异的忆阻行为。器件在较小的读取电压下获得9μW/cm2的灵敏度和13.6 p J的低能耗,此外,器件的可塑性行为表现出多元的调制,包括光强、脉冲时间间隔和脉冲数量的调制等,灵活的短程和长程的转变表明我们的器件在模仿光认知和信息处理方面的巨大潜力,为构建高性能的有机光突触器件提供了解决方案。4.我们对光突触器件的内在运行机制进行深入的研究和验证,包括光致肖特基势垒的变化和二氧化硅界面的电荷捕获对突触后电流的调制行为。我们通过变温条件下测试器件的I-V曲线,并利用Arrhenius等式来直接提取了器件在有无光照下的肖特基势垒高度,通过比较发现基于双分子层构建的光突触器件,光照能够显着的降低肖特基势垒(在我们的测试条件下,暗态的肖特基势垒高度为227 me V,光照下肖特基势垒高度为74 me V),这是肖特基器件具有高的光电性能的本质原因。我们利用三种方法对二氧化硅界面的电荷捕获效应进行了验证,包括I-V曲线回滞的研究、CS电流弛豫的模型拟合和界面钝化的对照实验。其中,I-V曲线回滞的研究发现我们的器件在光照条件下会产生大的回滞窗口,这说明产生光电流的同时也产生了大量的电荷捕获;我们利用二氧化硅上的CS电流弛豫动力学模型能够很好地拟合器件撤去光照后的电流弛豫行为,并且利用Si3N4来钝化Si O2界面,发现器件的忆阻行为完全地消失,经过这三种方法我们能够验证二氧化硅界面的电荷捕获调制是光突触器件的忆阻机制。基于此,我们对器件的运行原理进行了总结,并且用不同的I-V测试方法进一步验证了原理的正确性。5.我们通过调控器件结构和测试条件,包括半导体层厚度和质量,运行电压和门控效应,展现了基于这种二维有机半导体晶体构建的光突触器件性能的高度可调性。其中,通过减少半导体层厚度,不仅能够提高器件的光电性能,进而有效地降低器件的功耗,而且还能够改善器件的忆阻行为,从而对光突触的性能进行全方位的提升,这样的调制行为显示了二维有机半导体晶体对于我们光突触器件的功能实现是至关重要的。通过对器件运行电压调制的研究,我们发现高的运行电压能够全方位地改善器件的工作状态,包括光响应和突触性能,但高的运行电压同时会带来更大的功耗问题,通过深入研究我们发现器件在-2 V的工作电压下能够较好地实现性能和功耗之间的平衡,因此我们可以通过工作电压的调制来实现各种应用需求下的工作状态。栅极电压的调制表现出明显的方向性,通过正向栅压来提高器件的光敏行为,通过反向栅压降低器件的光敏行为,并且通过反向栅压能够擦除器件的状态,让器件处于一种“初始化”的状态。器件性能的高度可调性的研究能够让我们深入的研究器件的工作机制和功能实现,对于开发多功能的器件应用具有重要的指导意义。
葛超[3](2020)在《有机功能晶体的相变与新型生长方法》文中指出基于共轭有机分子的光电功能材料在显示、存储、逻辑运算、能量转换和探测等领域具有广泛应用,近年来成为科研和产业界关注的热点。为了提高有机材料的光电子传输能力,满足更多和更高的应用需求,一方面需要在分子结构层面进行分子合成探索以发挥有机材料结构多样化的优势,另一方面,在分子组装层面研究分子聚集形态对材料性能的影响,利用分子集合方式调控宏观物理响应亦不可缺。具有长程有序结构的有机单晶被认为是光电器件最理想的功能载体。与无定形材料相比,有机晶体不仅杂质和缺陷少,晶体中分子长程有序的密堆积使其比无定形或多晶薄膜具有更高的载流子传输性能和稳定性。功能有机晶体中分子自身的功能属性通过晶体工程的叠加与协同效应,赋予晶体更丰富、更强大的宏观物理响应能力,因此能够最大限度反映出材料的本征性能,从而满足高性能器件应用的要求。在研究光电功能有机晶体的过程中,需要构建晶体中分子化学结构—光电功能以及堆积结构—光电功能之间的双重对应关系。首先可以利用有机分子结构多样化、易调节的特点,通过分子设计和化学合成引入特定的取代基来调节性能,特别是在相似的化学结构基础上,系统分析和比较分子结构的改变引起的性能差异,建立有效的分子结构与性能之间的关系,但这种方式通常需要冗杂的化学合成。另一方面,在不改变分子化学结构的基础上,通过在分子组装层面改变其聚集方式,筛选最优分子聚集形态进而建立分子堆积结构与材料功能特性之间的关系。综上所述,本论文以构建高性能有机功能晶体为研究目标,首先从有机功能分子结构设计和合成出发,通过分子结构调控聚集态性能,深入探讨有机功能分子的结构、组装与光电性质之间的关系,利用有机分子自身的光电信号分析晶体多型和相变过程中的基本问题,开发新型应用范例。以此为基础,开发了一种全新的有机二维单晶生长方法—压片助溶剂生长,有望解决有机光电器件制备所需的大面积有机半导体晶体生长问题。主要研究内容如下:1、为克服常规有机发光材料的聚集态荧光猝灭效应,在提高有机材料发光效率的同时又能保持分子较好的结晶习性,形成密堆积结构,我们通过在平面性良好的吸电子基团双氰基吡嗪中引入扭曲的四苯乙烯骨架,设计合成了三种兼具聚集态荧光增强特性和堆积结构多型的化合物1DQCN、2DQCN和3DQCN,成功地通过结构的调节改变了分子间的堆积结构和发光性能,为研究分子结构、堆积与发光性能的关系提供了平台。重点探索了三个化合物聚集态依赖的发光现象。通过对这些化合物不同聚集态结构中分子堆积模式的分析,建立了聚集态结构-机械力-发射性能之间深层次的联系,打破了传统的机械力诱导发射红移和结晶诱导发射蓝移的定论,为我们从化学结构和分子堆积两个维度理解、设计和调控材料性能提供了理论指导。2、深入研究了 2DQCN的多型性和相变现象以及在挥发物检测方面的应用。通过控制生长条件,可生成发光波长截然不同的红色晶相、橙黄色晶相和黄色无定形三种聚集态结构,多型之间具有明显的颜色和荧光对比。通过不同的热处理方式以及溶剂气氛等外加刺激,这些多型之间可以进行快速转换。设计了以2DQCN相变过程作为可视化探针,用于检测多种常见可挥发性有机物(VOCs)的应用范例。3、通过热台、荧光/偏光显微镜等设备,在无溶剂环境下原位、实时纪录了3DQCN不同晶型之间单晶到单晶的相变过程。利用有机分子自身的光学信号分析了相变界面的变化规律,确定相变过程中分子层的存在形态以及子相与母相界面的取向运动。进一步通过荧光光谱,单晶X射线衍射等手段分析了相变过程中荧光变化与晶体内部分子堆积模式变化之间的关系,在微/纳尺度上揭示了该晶体相变机制为“成核-生长”型相变,为完善大共轭结构功能有机分子晶体生长与相变机理提供了重要依据。4、开发了一种全新的压片助溶剂方法,可用于大批量生长二维有机半导体单晶。在压片限域生长环境中,创新性的引入聚二甲基硅氧烷作为有机晶体生长的助溶剂,并对新方法晶体的生长机理、适用性等进行了研究。新方法具有以下优点:(1)聚二甲基硅氧烷作为助溶剂,可显着降低生长温度;作为缓冲介质,可抑制降温时由于热应力引起的晶体碎裂;作为保护介质,隔绝了空气和水分避免有机半导体生长过程中的氧化现象。(2)晶体可在平面内两个维度自由生长,生长面得以保留,可生长高质量的取向性单晶。(3)较易实现大批量晶体生长,晶体分散性可通过浓度调控,可直接在衬底上集成,亦可转移制成墨水用以打印器件。(4)可通过垂直方向上的限域压力调控晶体厚度,并且使本来不具备二维生长习性的材料亦可生长为低维晶体。(5)该方法普适性较广,实验中采用的十几种有机半导体材料均能长出高质量晶体。(6)该方法无需真空、原料利用率高、成本低、易操作、速度快。
赵慧娟[4](2020)在《二维苝衍生物分子晶体可控制备与光学性质研究》文中认为上世纪七十年代导电有机材料的出现颠覆了人们“有机材料是绝缘体”的认知,经过半个世纪的发展,有机材料以其柔性、可灵活化学修饰、大面积液相制备等特点受到广泛关注。1936年,Jelley发现一类分子在水中自组装后的最大吸收与单体相比向低能量方向移动,而且带宽变窄,吸收系数增大,Stokes位移极小,后来这种现象被称为“J-聚集效应”,存在于分子“首尾相连”排列的体系中,在胶卷感光、光电器件等方面有广泛应用。一些具有J-聚集效应的有机体系中存在一类很少被无序干扰的局域态,即相干态,但是由于分子间的电荷转移速度极快,在能量弛豫中占主导地位,多数情况下相干态会受到极大的限制,因此,打破分子之间电子态相互作用成为一个亟需解决的问题。受到二维原子晶体的启发,很多有机半导体也有二维层状结构,近几年发展出多种液相和气相制备技术,可以获得层数可控的高质量二维有机晶体。有机分子体系中激子以Frenkel激子为主,在二维体系中,屏蔽效应减弱,使得偶极子-偶极子相互作用进一步增强,因此对分子半导体维度的控制有望大幅度改变激子耦合作用从而产生新的光电功能。传统无机半导体的分子束外延对材料晶格匹配要求非常高,严重束缚了材料的选择,而有机分子之间通过范德华力相互作用,不受衬底晶格匹配的限制,选择范围更为广泛,但是在制备过程中可能会产生大量缺陷而影响器件性能,高度可控且具有普适性的制备有机分子晶体薄膜方法,还有待更深层次的探索。本文研究一类光学性质优异的染料小分子体系——苝衍生物,发展了基于物理气相沉积以及范德华外延制备有机分子晶体薄膜的两种方法,通过调节衬底的温度和有机源与衬底的相对距离,实现四种苝衍生物,即N,N’-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺(Me-PTCDI)、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐(PTCDA)、3,4,9,10-四甲酰二亚胺(PTCDI)和N,N’-二辛基-3,4,9,10-苝二甲酰亚胺(PTCDI-C8)分子晶体薄膜的可控生长,发现单层有机分子晶体薄膜中存在与多层薄膜迥异的光学性质,例如单层呈绿光而多层表现出红光,在光致发光光谱中,单层出现峰宽极窄的激子峰。此外,基于单层薄膜开展了相应的器件、异质结方面的初步探索。苝衍生物薄膜的可控制备和单层薄膜中独特光学性质为相干偶极相互作用的高效发光器件提供了新思路,同时也为实现有机-无机范德华异质结提供了多种途径。该论文的主要内容如下:1.发展了范德华外延制备有机分子晶体薄膜的两种方法,即高温法和低温法,实现在氮化硼衬底上四种苝衍生物晶体的可控生长。这类晶体薄膜具有层状特性,单层厚度约为0.3 nm。高分辨率原子力显微镜、透射电镜结果和偏振荧光表明,苝衍生物薄膜具有很好的结晶度,是高质量的晶体薄膜。2.发现单层苝衍生物是一类具有超强光响应的J-聚集体,表现出独特的光学特性。以Me-PTCDI为例,在共振能量处,激子具有非常大的振子强度,吸收超过30%,量子效率可达60-100%。在一系列室温和低温实验中观察到超辐射的现象,包括单层中振子强度增加、线宽减小、与单体相比吸收发生红移以及寿命减小,只有27 ps,比单体快一个量级。这些现象归因于二维极限情况下,分子间电荷转移受到高度抑制,分子在面内产生了偶极子强相互作用。最后基于苝衍生物单层分子晶体薄膜实现LED器件,交流电注入得到与PL谱型类似的电致发光光谱,器件的固有速度可达到30 GHz,有望用于下一代超快光通讯芯片中。3.在二维有机-无机范德华异质结电荷转移、能量转移方面进行初步探索。制备了Me-PTCDI与过渡金属硫族化合物(TMDCs)Mo Se2异质结,发现当两种材料直接接触时,荧光发生淬灭,归因于两种材料的激子在界面处解离产生电荷转移。利用氮化硼将两种材料隔开,有效阻挡电荷转移,观察到Mo Se2的荧光可达到9倍增强,说明异质结中发生了高效能量转移,对高响应器件有重要意义。
任强[5](2017)在《基于二维MoS2/有机半导体异质结的光敏场效应管与光敏二极管的研究》文中提出有机半导体材料具有很多得天独厚的优势,例如可大面积制造、光吸收系数大、发光效率高、柔韧性良好、低成本等。具有广泛的潜在应用,如电子皮肤、无线电频率识别(RFID)、光电探测器。特别是,有机半导体材料在可见和近红外光区具有更好的光吸收和较高的消光系数,进而可以被用作光电器件的活性层,其活性层的厚度可以很薄,从而很容易地探测到光信号和显着增大光的入射角的范围。利用有机半导体材料的长处,有机光敏二极管(OPD)和有机光敏场效应晶体管(PhOFET)具有非常光明的应用前景。由于其独特的光学、电子和机械性能,二维结构的二硫化钼(MoS2)是二维半导体材料中最引人注目的材料之一。而目前,大多数研究集中在获得大面积和高质量的单层二硫化钼、和改善基于它的无机电子器件的性能,很少的研究集中在把二维材料与有机半导体材料的优点相结合在一起应用在光电子器件中。本文首先介绍了二维结构MoS2近些年的发展历程,以及PhOFET和OPD的基本结构和工作原理,包括衬底、各种相应的有机半导体材料以及器件的电极材料。围绕MoS2/并五苯平面异质结有机器件展开了以下具体的研究内容:一、使用化学气相沉积(CVD)工艺生长二维结构的MoS2,并且经过X射线光电发射光谱(XPS),拉曼光谱和吸收光谱的测试结果表明合成的单层二硫化钼薄膜是具有高质量和较好的电子结构的。二、制备了基于MoS2/并五苯平面异质结的PhOFET器件,器件的沟道层选用二维结构MoS2,光敏层采用并五苯(Pentacene)。对该器件进行了光照,研究了器件的光电性能。结果表明,基于MoS2/并五苯平面异质结的PhOFET器件表现出了优异的性能。在655 nm的光照以及栅压50 V和漏压50 V条件下,器件在入射光强为0.01μW的光响应度达到103 A/W,外量子效率达到195%,而在入射光强为30.4μW下光暗电流比为1.8×103。三、研制了基于MoS2/并五苯平面异质结的OPD器件。研究了不同的顶电极材料(Au,Al)对器件性能的影响。结果表明,相比铝电极,金电极的功函数与并五苯的HOMO能级相适应,故而金电极的器件具有更为优异的性能。在655 nm的光照和反向偏压为15 V条件下,金电极器件在入射光强密度为0.015 mW/cm2下其光响应度达到0.31 A/W,外量子效率达到58.1%,而在入射光强密度为27.821 mW/cm2下光暗电流比约为9.1×105。
丁然[6](2015)在《有机晶体电致发光器件制备与特性分析》文中研究指明有机半导体晶体材料近年来受到广泛的关注,并常被用作器件的有源层材料而应用于光学和电学功能器件,因其具有柔性、高的发光效率、制备成本低廉并可在低温下制备等优点而成为科学家研究的热点,同时有机半导体晶体材料具有规则的分子排布,低的杂质含量以及高的载流子迁移率而被广泛应用在有机场效应晶体管、有机发光二极管和光泵激光器等等,Pope等人利用有机半导体晶体材料首次应用于电致发光器件,为有机单晶的应用开拓了一片新的天地,然而关于利用有机半导体晶体材料制备发光二极管器件的报道少之甚少,究其原因可能是制备器件过程中采用电极粘附接触法,依靠微弱的范德华力令晶体与底电极之间相吸附以解决器件的接触问题,同时在高电流密度下向晶体材料中注入非平衡的电子和空穴会严重限制器件的工作性能和效率,并无法实现均匀的面发光,因此,我们急需一种简单、无破坏性和具有机械韧性的方法以解决这个长期限制有机半导体晶体材料在器件上应用的难题。在此论文中,我们介绍了一种简单无破坏性的方法模板剥离法,这种方法可以成功被应用于有机晶体发光二极管器件的制备,并解决器件的接触问题以实现显着的电致发光,模板剥离法曾被报道可以在大面积聚合物衬底上制备光滑的金属膜电极,这种方法可被应用于制备高弯曲度和高效率的有机发光二极管和有机太阳能电池,以模板剥离法为基础,我们期待在塑料衬底上制备晶体和电极接触更好的柔性的晶体发光二极管器件,器件中的阴极和阳极可以通过真空热蒸镀的方法蒸镀到晶体材料的两侧,这样可以实现晶体与电极紧密接触,令更多的载流子注入到有机半导体晶体材料有源层中。本文的主要研究工作有:1.利用模板剥离法这种简单而具有非破坏性的方法,成功制备了基于BP2T有机晶体材料的发光二极管器件,通过比较粘附法和模板剥离法制备器件的性能,我们发现模板剥离法制备的器件发光更均匀,这是因为晶体两侧的电极均为真空蒸镀的方法蒸镀到晶体表面,形成紧密的接触,可有效提高载流子从电极向晶体的注入,导致用于复合发光的电子空穴对增多,并且由于BP2T晶体材料自身的自波导效应,导致电致发光产生的光会向器件边缘传导,可观察到明显的边缘发光,同时器件的效率以及制备器件的成功率也较之前有所提高。2.基于噻吩苯齐聚物晶体材料的发光二极管器件具有偏振电致发光的性质,由于晶体内分子规则排布,分子的单轴取向性更高,并且对于噻吩苯齐聚物晶体材料,其分子与晶面基本垂直,令光在晶体内传播时会平行于晶面传播,同时晶体的特异性会更高,沿晶体a轴和b轴方向的折射率差更大,并在光学微腔的结构中形成了具有各向异性的微腔结构,基于这种结构器件电致发光所产生的光具有两个模式,即TM模式和TE模式,通过改变探测器前偏振片角度,可以令电致发光光谱产生劈裂,将TM和TE模式分开,在器件上可以调整发射光的颜色,实现可变光的发光二极管。3.基于BSB-Me蓝光晶体材料我们成功制备的蓝光面发射的发光二极管器件,并分析了晶体厚度对器件的光谱的影响,由于器件内光学微腔的存在,当微腔尺寸发生改变时,耦合谐振峰的位置也会发生变化,进而导致器件的电致发射光谱会因为晶体的厚度不同而产生区别。并通过引入掺杂技术,利用并四苯和并五苯材料对原蓝光晶体材料进行掺杂,通过能量转移的方式可有效改变晶体的发光颜色,让原本蓝色的发生光谱变为绿色和红色,同时基于这种红绿蓝三色的晶体材料制备了红绿蓝三色的二极管器件,三种颜色满足为显示提供了必要的三基色,这为晶体二极管器件的拓展提供了基础。4.通过改变掺杂材料中并五苯的掺杂比例,调节能量转移的效率,令晶体的发光既包含蓝光又包含红光,这样制备的白光晶体并利用这种晶体可实现白光发光二极管器件,并且由于掺杂分子的存在,晶体器件的发光效率有了显着提高,分析其场效应晶体管中空穴的迁移率,可以证明晶体内的掺杂分子对电子和空穴有束缚作用,进而提高了在掺杂分子上的复合发光效率,同时为了证明掺杂分子在晶体内部的分布形式,我们对掺杂晶体体系荧光偏振光谱的进行了分析,通过采集的偏振光谱,我们认为掺杂分子在有机半导体晶体体系内是以替位式掺杂方式存在的。5.利用激光双光束干涉的简单方法制备聚合物波导周期性光栅结构,形成具有分布反馈式DFB结构,并将晶体材料作为有源层,DFB结构会对晶体内传播的光形成光反馈作用,利用周期性改变的光栅结构对满足布拉格衍射的光产生正反馈,进而形成激射,借助这种制备光栅的方法可有效保护晶体的形貌和特性,因此能够有效降低晶体光泵激光器阈值,同时这种方法也可以应用于在晶体发光二极管器件上,通过增加DFB分布反馈式结构,有望在今后实现晶体的电泵激光器。综上所述,本论文以模板剥离法为基础,系统的研究了基于晶体的发光二极管器件的光学及电学性质,通过采用不同种类晶体材料,得到了不同发光特性的二极管器件,并基于这些器件为研究晶体的性质和拓展晶体材料在发光器件方面的应用提供了有利的条件,不仅实现了边发射光器件,面发射光器件,同时观测到了偏振电致发光,红绿蓝三色发光以及白光发光器件;另外,通过对掺杂晶体荧光偏振光谱的分析,我们证明了掺杂分子在晶体内的掺杂模式即替位式掺杂,对解释有机分子的掺杂具有一定的意义。
王臻[7](2015)在《新型晶体管的制备与分析研究》文中研究说明有机薄膜晶体管(OTFT)是现下研究的热点,它在OLEDs、传感器以及射频识别领域有着广泛的应用。但是有机薄膜晶体管也有很多地方需要改进,比如迁移率的提高、开关电流比的提高以及工程应用等。①本文简要介绍了OTFT的研究进展及热点问题,介绍了有机薄膜晶体管的基本结构、工作机理以及表征OTFT性能的重要参数。本文详细论述了OTFT器件的制备流程,包括使用的仪器、制备的工艺和测试方法。②针对传统OTFT场效应迁移率低,阈值电压高的不足,本文提出了一种通过电极修饰改善OTFT性能的方法。由于传统OTFT的电极与有源层接触时受到金半接触势垒的影响,载流子注入受限,这样直接导致了器件的低场效应迁移率和高阈值电压。本文在电极与有源层之间添加一层极薄的氟化锂(Li F),很好的改善了器件的场效应迁移率和阈值电压。研究表明,当Li F薄层厚度在0到1.2nm时,器件的场效应迁移率上升,阈值电压下降。而当Li F薄层厚度进一步增大到1.5nm时,器件性能退化。③本文重点研究了一种新型有机异质结晶体管。针对现有的双极型晶体管关态电流高、开-关电流比低的缺点,本文研究的新型有机异质结晶体管在修饰过的二氧化硅上沉积P型并五苯薄层,再在其上沉积N型全氟酞菁铜有源层,通过异质结效应,大大增加了沟道中自由载流子的数量,进而提高了器件性能。同时研究表明,通过精确控制和优化第一层并五苯的厚度为1nm时,可以使这种晶体管在提高迁移率的同时,很好地控制了关态电流,因此满足迁移率与开-关电流比两项指标同时提高的目的。本文还通过异质结理论和AFM检测图重点解释了并五苯厚度对器件性能影响的原因,阐述了绝缘层之上的半导体层厚度、薄膜表面形态以及薄膜的结晶度三方面的矛盾关系。最后得出结论,当并五苯薄层厚度为1nm时,绝缘层之上的半导体层厚度、薄膜表面形态以及薄膜的结晶度这三种因素得以最好的协调、平衡,因此器件性能达到最佳。
刘琪[8](2014)在《有机场效应晶体管载流子传输机制及绝缘层效应研究》文中认为有机场效应晶体管具有适用于大面积加工、柔性基板、工艺成本低等优点,在平板显示、传感器、大规模集成电路、存储卡等领域显现出应用前景。这方面的研究已经取得了巨大的进展,其性能甚至超过无定型硅晶体管。但是还有诸多亟待解决的问题,如迁移率偏低、结构-性能关系不清楚、操作电压大等。本论文在揭示CuPc薄膜结构与电荷传输的关系、以高κ的镧系化合物作为绝缘层构建低操作电压的pentacene场效应晶体管、以铁电聚合物为绝缘层构建有机场效应晶体管存储器件方面取得重要进展,包括:1.我们之前的研究表明高的沉积压力(Pdep)使得有机薄膜中的分子(CuPc分子)倾向于垂直基片排列,并通过测试晶体管性能得到大的分子层间距(d-spacing)有利于获得高的载流子迁移率(μ)。本论文借助变温实验和理论计算相结合,深入讨论了 CuPc薄膜中分子排列和相应的电荷传输之间的关系,在分子水平上理解了有机薄膜微结构与载流子迁移率的关系,实验结果表明随着Pdep升高,相邻CuPc分子的π-π相互作用增强,有利于电荷在活性层分子间的跳跃传输,空穴载流子迁移率增大。CuPc薄膜中分子堆积和相应的电荷传输之间关系的建立对于理解有机薄膜结构与载流子迁移率的关系具有重要意义。2.以高介电常数镧系化合物Eu(tta)3L和OTS/PVA作为复合绝缘层构建出低操作电压的pentacene有机场效应晶体管。结果表明OTS/PVA/Eu(tta)3L具有平整的表面(RMS=0.476nm)、较低的漏电流(-5=+5 V,10.-9-10-7Acm-2)、较高的比电容(33nF cm-2)和介电常数(11);器件的操作电压降至-5 V,载流子迁移率达0.17 cm2 V-1s-1,这与Si02基底上对照器件在-30 V的0.13 cm2 V-1s-1 相当;其开关比为5x103;其阈值电压和亚阈值斜率分别为-0.9 V、1.0 V-1dec-1,这显着优于Si02基底上对照器件的-7.3 V、3.1 V dec-1。这些以Eu(tta)3L为绝缘材料的研究结果为研发其他具有铁电和高介电常数的镧系配合物(如Sm(tta)3L、Tb(tta)3L、Dy(tta)3L)等低操作电压有机场效应晶体管器件具有重要意义。3.制备 了铁 电畴尺寸 可 以 在 16.6-10.7 nm 调 控 的P(VDF-TrFE)/P(VDF-TrFE-CFE)共混聚合物铁电薄膜,在此基础上构建出pentacene有机场效应晶体管铁电存储器件。研究表明,随着三元组分P(VDF-TrFE-CFE)从0增到15%,存储器的最低写入电压从-30 V下降到-20 V,器件开关比保持在102,存储器可以连续工作104 s。这些初步结果对推动铁电存储器的实际应用具有借鉴意义。
朱虹[9](2012)在《有机多晶薄膜的生长机理研究》文中研究说明近年来,随着电子技术的高速发展,以有机半导体材料的器件达到了无机材料的器件性能,又因其加工性好,可在任意衬底上成膜,可柔性化,可大面积化,光电性能优异,可人工合成,多样性,轻量超薄,生产成本低廉等多方面的优点,而受到了广泛的关注,使得其在晶体管、太阳能电池、发光二级管等有机电子器件中有着广阔的应用前景。有机器件的制备,尤其是有机薄膜晶体管,关键是有机半导体层的形成,且其器件性能在很大程度上依赖于有机半导体薄膜的结构和形貌,从而研究有机半导体薄膜的制备与生长机理以期有的放矢的调控薄膜形貌改善器件性能。首先,我们采用真空蒸镀的方法,在自组装处理过的二氧化硅衬底上制备出并五苯薄膜,利用原子力显微镜对沉积出不同厚度的薄膜进行表征,确定出一定厚度的薄膜的生长模式为岛状生长,在10nm到30nm左右,随着薄膜的厚度增加,薄膜的表面粗糙度以粗化因子γ为0.07的快速增加,在30nm左右,粗化因子γ从0.07降为0.03,从AFM图上我们可以看出当薄膜的厚度达到60nm,其形貌变化不大,且粗化因子γ几乎等于0。在这里我们可以把粗化因子来表征分子层之间的分子扩散程度,作为参照我们在没有自组装衬底上得到了不同晶粒尺寸的薄膜形貌,也分析了其粗糙度跟厚度之间的关系,发现其快速粗化过程很相似,得出了晶粒尺寸和粗化过程的没有多大关系,从而否定了ESB模型,分析得出这种现象是由并五苯的多晶相变化导致。其次,研究了N型新合成材料萘二亚胺衍生物薄膜的生长机理,利用原子力显微镜对沉积出不同厚度的薄膜进行表征,确定出有别于并五苯薄膜的生长模式,随着薄膜的厚度增加,其表面粗糙度只是在0.4nm~1.3nm范围内振荡变化,为理想中的层状生长。表征其同分异构体薄膜的形貌,并采用了XRD和AFM分析了这对同分异构体的薄膜晶体结构,分别采用这两种有机半导体薄膜为有源层制备出N型有机晶体管,测试其器件性能。最后,研究了双极性晶体管中第一层材料的薄膜形貌对第二层材料的薄膜形貌的影响,也通过N型新材料沉积在不同厚度的并五苯薄膜表面上,即不同粗糙度的衬底上,探究了薄膜在不同粗糙度的有机薄膜衬底上的形貌变化和生长机理,我们发现N型新材料的形貌随着并五苯厚度的增加,其形貌越来越凹凸,粗糙度越来越大,同时采用调整N型新材料和并五苯薄膜的沉积顺序制备出两种器件性能不同的双极性晶体管。综上所述,本论文重点研究了有机多晶薄膜的生长行为和生长机理,用AFM表征了不同生长模式的有机半导体薄膜,分析了如何可控薄膜的生长模式,进一步理解薄膜的生长机理,为得到高有序、连续的有机薄膜和获得高迁移率的有机薄膜半导体层提供了理论指导,从而为改善器件性能提供途径。
陶春兰[10](2009)在《并五苯性质的研究及其场效应晶体管的研制》文中进行了进一步梳理有机场效应晶体管(Organic Field Effect Transistors,OFETs)是以有机半导体材料为有源层的晶体管器件,和传统的无机半导体器件相比,具有成本低、可实现大面积加工、可与柔性基底集成等优点,因此在世界范围内引起了广泛关注。经过二十几年的发展,OFETs的研究已取得了重大的进展。OFETs的迁移率、开关电流比等性能参数已达到或超过非晶硅(α-Si:H)晶体管器件的水平,是各种各样的要求低成本、大面积的商业电子应用领域极具吸引力的技术,如智能卡、传感器、射频标识、平板显示等领域。因此,OFETs具有重要的研究价值。本学位论文首先综述了有机电子学的发展概况,介绍了有机电子器件中几种关键的器件如有机发光器件(OLED),有机光电探测器,有机单分子器件,有机传感器等,重点讲述了OFETs的发展概况、目前现状以及存在的问题等。尝试寻找合适的有机溶剂溶解并五苯并制备并五苯薄膜,有机溶剂邻-二氯苯在加热的条件下能够将并五苯溶解,然后在不同温度下,在单晶硅片和氧化硅片表面制备并五苯薄膜,通过XRD、光学显微镜、AFM、SEM、紫外-可见吸收光谱等手段进行表征,最后得出在100℃时能形成较均匀一致的并五苯薄膜。介绍了OFETs的几种器件结构形式,比较了每种结构的优缺点。在此基础上,分别综述和讨论了OFETs器件制备中的各种材料,包括有机半导体材料、电介质绝缘材料、电极材料以及衬底材料的使用情况。进一步阐述了有机半导体中载流子的传输理论,传输模型以及金属/有机半导体接触的情况。有机半导体也有P型和N型之分,只是原理和无机半导体的不同。自行合成了并五苯材料,并通过红外吸收光谱、质谱、元素分析、紫外-可见吸收光谱等方式进行表征。用真空蒸镀的方法在SiO2表面制备并五苯薄膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)等对其进行测试。成功的研制出了并五苯有机场效应晶体管,得出较好的电流-电压特性,并比较选择出制备并五苯OFETs薄膜的较好条件。研制了全有机场效应晶体管,以ITO玻璃为栅基底,以聚酰亚胺为绝缘层,采用底电极结构制备全有机场效应晶体管。在制备的过程中,绝缘层聚酰亚胺是通过旋涂的方法制备的,同时还要注意它的烘干过程中有不同的温度和时间要求。制备出表面较平滑的聚酰亚胺层是研制出具有较好特性全有机场效应晶体管的关键步骤之一。
二、物理汽相生长并五苯晶体薄膜(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、物理汽相生长并五苯晶体薄膜(论文提纲范文)
(1)几种新型二维原子晶体的精准构筑、物性表征与功能化(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 单元素烯 |
1.3 化合物二维材料 |
1.4 二维异质结 |
1.5 本文研究内容 |
第2章 实验仪器介绍 |
2.1 生长仪器——分子束外延制备腔 |
2.2 表征仪器 |
2.3 本论文所用仪器 |
2.4 本章小结 |
第3章 单层二硒化五银上的分子围栏和选择性分子吸附 |
3.1 研究背景 |
3.2 二硒化五银的生长与表征 |
3.3 二硒化五银畴界的表征 |
3.4 单分子吸附实验 |
3.5 分子围栏的构建 |
3.6 本章小结 |
第4章 外延生长应力调制的单层砷化银 |
4.1 研究背景 |
4.2 单层砷化银的生长与结构表征 |
4.3 单层砷化银的电学性质 |
4.4 本章小结 |
第5章 单层和双层砷化铜的构筑与表征 |
5.1 实验背景 |
5.2 单层和双层砷化铜的结构 |
5.3 单层砷化铜的能带 |
5.4 本章小结 |
第6章 二硒化铬的生长与物性研究 |
6.1 实验背景 |
6.2 2H相二硒化铬 |
6.3 1T相二硒化铬 |
6.4 不同衬底的影响 |
6.5 1T-CrSe_2的磁性测量 |
6.6 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
个人简历及发表文章目录 |
(2)二维有机半导体晶体液相制备及晶体管和光突触器件应用的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 有机半导体材料 |
1.2 二维有机半导体晶体 |
1.2.1 二维有机半导体晶体的特点及优势 |
1.2.2 二维有机半导体晶体的液相制备 |
1.2.2.1 溶液剪切工艺 |
1.2.2.2 溶液外延工艺 |
1.2.2.3 咖啡环组装工艺 |
1.3 有机场效应晶体管 |
1.3.1 晶体管的性能参数 |
1.3.1.1 转移和输出曲线 |
1.3.1.2 迁移率 |
1.3.1.3 开关比 |
1.3.1.4 阈值电压 |
1.3.1.5 亚阈值斜率 |
1.3.2 晶体管器件的优化 |
1.4 二维有机半导体晶体的挑战和机遇 |
1.5 人工智能概况 |
1.5.1 人工突触器件 |
1.5.2 两端和三端的突触结构 |
1.5.3 新型光突触器件 |
1.5.3.1 生物视网膜结构及其工作原理 |
1.5.3.2 光电编写的突触器件 |
1.5.3.3 光编写的突触器件 |
1.6 本论文的研究背景及主要内容 |
1.7 参考文献 |
第二章 N型二维有机半导体晶体的液相制备及其生长机理和晶体管器件研究 |
2.1 实验方法和薄膜表征 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 薄膜的表征 |
2.2.2 薄膜生长的调控 |
2.2.3 薄膜生长机理的探索 |
2.2.4 晶体管电学性能测试 |
2.3 本章小结 |
2.4 参考文献 |
第三章 溶液法制备有机异质结及双极型晶体管性能的研究 |
3.1 实验方法和薄膜表征 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 P3HT薄膜的优化 |
3.2.2 薄膜的形貌表征 |
3.2.3 晶体管电学性能测试 |
3.3 本章小结 |
3.4 参考文献 |
第四章 二维有机半导体晶体在光学神经突触器件中的应用研究 |
4.1 薄膜的制备及表征手段 |
4.2 研究思路 |
4.3 结果和讨论 |
4.3.1 薄膜表征 |
4.3.2 光电性能的表征 |
4.3.3 光致阻变和忆阻行为 |
4.3.4 短时可塑性行为 |
4.3.5 长时可塑性行为 |
4.3.6 构建波长感知互补型突触器件 |
4.4 本章小结 |
4.5 参考文献 |
第五章 光调制肖特基势垒和二氧化硅界面效应的研究 |
5.1 光调制肖特基势垒的研究 |
5.1.1 研究方法 |
5.1.2 研究结果及分析 |
5.2 光突触器件忆阻机制的研究与验证 |
5.2.1 I-V曲线回滞的研究 |
5.2.2 Curie-von Schweidler电流弛豫的模型拟合 |
5.2.3 界面钝化 |
5.3 光突触器件的工作原理 |
5.4 本章小结 |
5.5 参考文献 |
第六章 光学神经突触器件性能可调性的研究 |
6.1 半导体晶体分子层数和质量对光突触器件的调制作用 |
6.1.1 半导体晶体分子层数对光突触器件的光响应调制 |
6.1.2 半导体晶体分子层数对光突触器件的忆阻行为调制 |
6.1.3 半导体晶体质量对光突触器件忆阻行为的调制 |
6.2 运行电压对光突触器件的调制作用 |
6.3 栅极电压对光突触器件的调制作用 |
6.4 本章小结 |
6.5 参考文献 |
第七章 总结与展望 |
博士期间成果 |
致谢 |
(3)有机功能晶体的相变与新型生长方法(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
§1.1 引言 |
§1.2 多型和固态相变 |
1.2.1 多型性的定义和研究意义 |
1.2.2 相变过程中多晶型的热力学和动力学稳定性 |
1.2.3 多晶型和相变过程中的成核和生长 |
1.2.4 多晶型和相变对调控固态材料发射的作用 |
§1.3 有机光电功能晶体的分子设计和晶体生长方法 |
1.3.1 有机光电功能晶体分子设计—分子堆积模式对光电性能的影响 |
1.3.2 有机光电功能晶体生长方法 |
1.3.3 有机光电功能晶体图案化阵列技术 |
§1.4 本论文选题的意义、目的和主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 TPE功能化的双氰基吡嗪衍生物的设计、多型、相变及应用 |
§2.1 引言 |
§2.2 实验部分 |
2.2.1 研究目的 |
2.2.2 实验思路 |
2.2.3 实验材料和设备 |
2.2.4 1DQCN和2DQCN的合成与表征 |
§2.3 TPE功能化的双氰基吡嗪衍生物的光物理性质 |
2.3.1 溶剂极性对1DQCN和2DQCN紫外可见吸收和发射的影响 |
2.3.2 1DQCN和2DQCN的AIE特性 |
2.3.3 2DQCN的结晶诱导发射红移现象 |
2.3.4 机械力对1DQCN和2DQCN的发射影响 |
§2.4 2DQCN的多型性、刺激响应相变以及作为化学传感器的应用 |
2.4.1 2DQCN多型性之间的多重刺激响应变色现象 |
2.4.2 2DQCN多型性之间的热致相变过程 |
2.4.3 2DQCN作为化学传感器检测挥发性有机化合物(VOCs)的应用 |
§2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 3DQCN单晶到单晶可视化相变过程研究 |
§3.1 引言 |
§3.2 实验部分 |
3.2.1 研究目的 |
3.2.2 研究思路 |
3.2.3 本实验所用的主要实验设备 |
3.2.4 单晶的生长与结构解析 |
3.2.5 3DQCN的合成与表征 |
§3.3 3DQCN与1DQCN固态荧光性质的比较 |
3.3.1 聚集态依赖发光的性质 |
3.3.2 晶体中分子堆积方式 |
3.3.3 单分子的理论计算优化 |
§3.4 3DQCN的单晶到单晶(SCSC)相变过程 |
3.4.1 原位观测SCSC相变过程 |
3.4.2 热力学和动力学因素对SCSC相变过程的影响 |
3.4.3 3DQCN_(red)和3DQCN_(orange)结构与性能的关系 |
3.4.4 SCSC相变机制 |
§3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 新型压片助溶剂法高通量制备二维有机半导体晶体 |
§4.1 引言 |
§4.2 实验部分 |
4.2.1 研究目的 |
4.2.2 研究思路 |
4.2.3 实验材料和设备 |
4.2.4 样品制备和处理方法 |
§4.3 压片助溶剂法生长低维有机晶体 |
4.3.1 方法的普适性 |
4.3.2 晶体溶解和生长过程的原位观察 |
4.3.3 引入助溶剂的作用 |
§4.4 影响晶体结晶过程的因素以及作为场效应晶体管的应用 |
4.4.1 晶体的表征 |
4.4.2 影响晶体结晶过程的因素 |
4.4.3 单晶场效应晶体管 |
§4.5 本章小结 |
参考文献 |
第五章 总结与展望 |
§5.1 主要结论 |
§5.2 主要创新点 |
§5.3 有待深入研究的问题 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
攻读学位期间所获荣誉与奖励 |
攻读学位期间参加的会议 |
附件 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(4)二维苝衍生物分子晶体可控制备与光学性质研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 有机半导体材料 |
1.1.1 有机半导体材料发展及应用 |
1.1.2 芳香族发光小分子 |
1.2 有机分子晶体的制备 |
1.2.1 液相生长法 |
1.2.2 气相生长法 |
1.2.3 其它生长法 |
1.3 有机材料能级介绍 |
1.3.1 激子分类 |
1.3.2 有机半导体中电子跃迁机制 |
1.3.3 有机小分子堆叠方式对发光的影响 |
1.3.4 基于有机发光分子材料的应用 |
1.4 选题意义与主要研究工作 |
参考文献 |
第二章 二维苝衍生物分子晶体的制备 |
2.1 引言 |
2.2 苝衍生物小分子举例 |
2.3 基于高温范德华外延生长方法制备单层有机晶体薄膜 |
2.3.1 仪器设备及衬底准备方法 |
2.3.2 高温生长方法 |
2.3.3 生长结果 |
2.4 基于低温范德华外延生长方法制备可控层数有机晶体薄膜 |
2.4.1 低温生长方法 |
2.4.2 生长结果 |
2.5 两种生长方法普适性 |
2.5.1 同种衬底上其它有机小分子生长 |
2.5.2 不同衬底上有机小分子生长 |
2.6 两种生长的理论解释 |
2.7 二维苝衍生物分子晶体结构 |
2.7.1 高分辨原子力显微镜扫描实验 |
2.7.2 电子衍射实验及计算结果 |
2.8 二维苝衍生物分子晶体空气中稳定性测试 |
2.9 本章小结 |
参考文献 |
第三章 二维苝衍生物分子晶体光学性质 |
3.1 引言 |
3.2 室温下苝衍生物分子晶体基本光学表征 |
3.2.1 拉曼表征 |
3.2.2 正交偏光 |
3.2.3 偏振依赖荧光 |
3.3 室温下层数依赖的光学测试 |
3.3.1 光致发光光谱 |
3.3.2 时间分辨光致发光光谱 |
3.3.3 量子效率 |
3.4 低温测试 |
3.4.1 低温仪器设备 |
3.4.2 层数依赖光致发光 |
3.4.3 单层Me-PTCDI低温光致发光及差分反射谱 |
3.4.4 单层Me-PTCDI温度依赖的光致发光及差分反射谱 |
3.5 绝对吸收谱 |
3.5.1 绝对吸收的计算 |
3.5.2 绝对吸收分析 |
3.5.3 低温下对PLQY的预期 |
3.6 苝衍生物PTCDA及 PTCDI发光性质 |
3.7 理论解释 |
3.8 本章小结 |
参考文献 |
第四章 基于二维苝衍生物分子晶体光学特性应用的初步探索 |
4.1 引言 |
4.2 LED器件 |
4.2.1 样品制备 |
4.2.2 苝衍生物单层薄膜器件 |
4.3 有机-无机异质结 |
4.3.1 样品制备方法及基本表征 |
4.3.2 荧光淬灭 |
4.3.3 荧光增强效应 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表和待发表的论文 |
(5)基于二维MoS2/有机半导体异质结的光敏场效应管与光敏二极管的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 二维结构MoS_2的简介以及研究发展现状 |
1.2.1 二维结构MoS_2的简介 |
1.2.2 二维结构MoS_2的研究发展现状 |
1.3 二维结构MoS_2的制备方法 |
1.4 有机光敏场效应管 |
1.4.1 有机光敏场效应管的基本结构 |
1.4.2 有机光敏场效应管的相关材料 |
1.4.3 有机光敏场效应管的工作原理 |
1.4.4 有机光敏场效应管的主要参数 |
1.5 有机光敏二极管的基本结构 |
1.5.1 有机光敏二极管的基本结构 |
1.5.2 有机光敏二极管的相关材料 |
1.5.3 有机光敏二极管的工作原理 |
1.5.4 有机光敏二极管的主要参数 |
1.6 本文的选题和研究意义及主要工作 |
1.7 本章小结 |
第二章 二维结构二硫化钼/并五苯有机光敏场效应管 |
2.1 引言 |
2.2 有机光敏场效应管(Ph OFET)制备 |
2.2.1 单层MoS_2薄膜制备 |
2.2.2 基于单层MoS2的光敏场效应管制备 |
2.2.3 基于MoS_2/并五苯异质结的Ph OFET器件制备 |
2.3 有机光敏场效应管器件性能表征 |
2.3.1 器件薄膜性能表征 |
2.3.2 基于单层MoS_2的场效应管性能表征 |
2.3.3 基于MoS_2/并五苯异质结的Ph OFET器件性能表征 |
2.4 有机光敏场效应管性能原理分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 二维结构二硫化钼/并五苯异质结有机光敏二极管 |
3.1 引言 |
3.2 有机光敏二极管(OPD)制备 |
3.2.1 基于MoS_2/并五苯异质结铝电极的OPD器件制备 |
3.2.2 基于MoS_2/并五苯异质结金电极的OPD器件制备 |
3.3 有机光敏二极管性能表征 |
3.3.1 基于MoS_2/并五苯异质结铝电极的OPD器件的性能表征 |
3.3.2 基于MoS_2/并五苯异质结金电极的OPD器件的性能表征 |
3.4 有机光敏二极管性能结果分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
附录A 缩写词列表 |
附录B 物理量符号列表 |
在学期间研究成果 |
致谢 |
(6)有机晶体电致发光器件制备与特性分析(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 有机半导体晶体材料研究背景 |
1.2 有机晶体材料特性 |
1.2.1 低聚噻吩材料 |
1.2.2 稠环芳香烃材料 |
1.2.3 噻吩苯齐聚物 |
1.3 有机晶体材料的生长和制备 |
1.3.1 液相生长法 |
1.3.2 物理气相输运法 |
1.4 有机晶体电致发光器件 |
1.4.1 有机发光场效应晶体管 |
1.4.2 有机发光二级管 |
1.5 本论文的研究思路 |
1.5.1 论文选题 |
1.5.2 论文主要内容 |
第二章 利用模板剥离方法制备有机发光二极管器件 |
2.1 引言 |
2.2 晶体发光二极管器件的制备方法 |
2.2.1 衬底修饰层 |
2.2.2 模板剥离法 |
2.3 基于 BP2T 晶体材料的发光二极管器件 |
2.3.1 制备 BP2T 有机晶体材料 |
2.3.2 基于 BP2T 有机晶体发光二极管器件性质 |
2.3.3 与粘附法制备的发光二极管器件性能对比 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于噻吩苯齐聚物晶体材料的有机发光二极管 |
3.1 引言 |
3.2 制备偏振发光的晶体发光二极管器件 |
3.2.1 制备 BP3T 有机晶体材料 |
3.2.2 基于 BP3T 有机晶体发光二极管器件性质 |
3.2.3 基于噻吩苯齐聚物有机晶体发光二极管偏振光性质分析 |
3.2.4 基于传输矩阵法分析偏振发光光谱 |
3.3 本章小结 |
第四章 基于 BSB-ME 晶体材料及掺杂技术的红绿蓝三基色有机发光二极管 |
4.1 引言 |
4.2 基于 BSB-ME 晶体材料的有机发光二极管 |
4.2.1 基于 BSB-Me 晶体发光二极管器件性质 |
4.2.2 晶体厚度对发光二极管器件电致发光光谱的影响 |
4.3 基于掺杂技术制备红绿蓝三基色晶体发光二极管 |
4.3.1 基于掺杂技术制备红绿蓝三基色晶体材料 |
4.3.2 掺杂晶体内的能量转移分析 |
4.3.3 掺杂晶体发光二极管器件性质 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于掺杂晶体的有机白光发光二极管 |
5.1 引言 |
5.2 基于掺杂晶体材料的白光发光二极管 |
5.2.1 基于掺杂技术制备白光晶体材料 |
5.2.2 不同掺杂比例晶体内的能量转移 |
5.2.3 基于不同掺杂比例晶体材料制备发光二极管器件性质 |
5.3 掺杂晶体场效应迁移率的研究 |
5.3.1 晶体场效应晶体管的制备 |
5.3.2 晶体场效应晶体管迁移率的测量 |
5.4 掺杂晶体内的掺杂模式分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 基于分布反馈结构 DFB 的有机晶体光泵激光器 |
6.1 引言 |
6.2 激光器 DFB 光栅结构的制备 |
6.3 有机晶体 DFB 激光器测试及分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论 |
实验设备和材料 |
参考文献 |
科研成果 |
作者简介 |
致谢 |
(7)新型晶体管的制备与分析研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 引论 |
1.2 有机薄膜晶体管的发展 |
1.3 有机薄膜晶体管的应用 |
1.3.1 有机薄膜晶体管应用于大面积有源矩阵平板显示领域 |
1.3.2 有机薄膜晶体管应用于传感器阵列 |
1.3.3 有机薄膜晶体管应用于有机存储与射频识别(RFID) |
1.4 当前有机薄膜晶体管的发展趋势与研究中存在的问题 |
1.4.1 载流子传输理论有待完善 |
1.4.2 载流子迁移率尚需提高 |
1.4.3 应用研究有待加强 |
1.5 本文工作的主要内容与创新点 |
1.5.1 本文工作的主要内容 |
1.5.2 本文创新点 |
2 有机薄膜晶体管的理论与研究 |
2.1 有机薄膜晶体管的结构和材料 |
2.1.1 有机薄膜晶体管的基本结构 |
2.1.2 有机薄膜晶体管的材料 |
2.2 有机薄膜晶体管的工作原理与机制 |
2.3 有机薄膜晶体管主要的性能参数 |
2.3.1 场效应迁移率 |
2.3.2 阈值电压 |
2.3.3 开-关电流比 |
2.4 本章小结 |
3 半导体器件工艺与有机薄膜晶体管的制备流程 |
3.1 半导体器件工艺 |
3.1.1 热氧化 |
3.1.2 物理气相淀积 |
3.1.3 掩膜版 |
3.2 有机薄膜晶体管制备方法 |
3.2.1 仪器 |
3.2.2 有机薄膜晶体管的制备 |
3.3 本章小结 |
4 电极修饰对有机薄膜晶体管的性能的影响 |
4.1 金属-半导体接触 |
4.2 量子隧穿效应 |
4.3 实验与分析 |
4.4 具有隧穿效应OTFT器件模型 |
4.5 本章小结 |
5 新型有机异质结晶体管的研究 |
5.1 有机异质结晶体管 |
5.2 实验与分析 |
5.3 本章小结 |
6 全文总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文和专利 |
B. 作者在攻读硕士学位期间参与的项目 |
(8)有机场效应晶体管载流子传输机制及绝缘层效应研究(论文提纲范文)
创新之处 |
中文摘要 |
英文摘要 |
第—章 绪论 |
1.1 有机场效应晶体管的发展历史和应用 |
1.1.1 有机场效应晶体管的发展 |
1.1.2 有机场效应晶体管的应用 |
1.2 有机场效应晶体管的基本介绍 |
1.2.1 有机场效应晶体管的基本结构 |
1.2.2 有机场效应晶体管的工作原理 |
1.2.3 有机场效应晶体管的性能参数 |
1.2.4 有机场效应晶体管的制备技术 |
1.3 有机场效应晶体管中的电荷传输 |
1.3.1 有机场效应晶体管中影响电荷传输的主要因素 |
1.3.2 有机场效应晶体管的电荷传输模型 |
1.4 有机场效应晶体管的主要材料 |
1.4.1 有机半导体材料 |
1.4.2 有机场效应晶体管的绝缘层材料 |
1.4.3 有机场效应晶体管的电极材料 |
1.5 本论文的研究思路和研究内容 |
参考文献 |
第二章 压力诱导分子排列对酞菁铜薄膜的电荷传输的影响 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 CuPc场效应晶体管性能 |
2.3.2 CuPc薄膜表面形貌 |
2.3.3 CuPc薄膜结构 |
2.3.4 变温实验结果 |
2.3.5 接触电阻测量 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 基于镧系配合物绝缘层的低操作电压有机场效应晶体管 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 绝缘层薄膜表面形貌 |
3.3.2 绝缘层薄膜漏电流 |
3.3.3 绝缘层薄膜电容和介电常数 |
3.3.4 pentacene薄膜表面形貌、结构和电学性能 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 基于铁电共聚物绝缘层的有机场效应晶体管存储器 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 绝缘层薄膜漏电流 |
4.3.2 绝缘层薄膜电容和介电常数 |
4.3.3 绝缘层薄膜结构 |
4.3.4 铁电场效应晶体管写入电压的测试 |
4.3.5 铁电场效应晶体管保留特性曲线 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
全文总结与展望 |
攻读博士期间概况 |
致谢 |
(9)有机多晶薄膜的生长机理研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 引言 |
1.1 有机半导体薄膜的概述 |
1.2 有机半导体薄膜的主要应用及进展 |
1.2.1 在有机发光二极管中的应用 |
1.2.2 在有机薄膜太阳能电池中的应用 |
1.2.3 在有机薄膜晶体管中的应用 |
1.2 有机薄膜晶体管的基本知识 |
1.2.1 有机薄膜晶体管的基本原理 |
1.2.2 有机薄膜晶体管的特性参数 |
1.2.3 有机薄膜晶体管的现状 |
1.3 有机薄膜生长机理的概述 |
1.3.1 有机半导体薄膜的制备方法 |
1.3.2 有机半导体薄膜的成核和生长 |
1.4 本论文的研究意义和主要工作 |
1.4.1 并五苯薄膜的生长机理研究 |
1.4.2 新合成的 N 型半导体薄膜的生长机理研究 |
1.4.3 双极性器件中 P/N 有机半导体薄膜形貌研究 |
第二章 实验方法 |
2.1 引言 |
2.2 原子力显微镜(AFM) |
2.2.1 原子力显微镜的介绍 |
2.2.2 原子力显微镜的工作原理及其结构 |
2.2.3 原子力显微镜的操作模式 |
2.3 椭偏仪法测量膜厚 |
2.4 4200 半导体分析仪 |
第三章 并五苯薄膜的生长机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 并五苯薄膜的制备与表征 |
3.2.1 实验药品与仪器 |
3.2.2 实验过程 |
3.3 实验结果与结论 |
3.3.1 并五苯薄膜的 AFM 形貌测试 |
3.3.2 工艺参数的影响 |
3.3.3 并五苯薄膜的粗化过程及机理分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 N 型新材料的生长机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 新材料薄膜的制备与表征 |
4.2.1 实验药品与仪器 |
4.3 实验结果与分析 |
4.3.1 薄膜的 AFM 形貌分析 |
4.3.2 衬底温度对形貌的影响 |
4.3.3 薄膜的厚度对表面粗糙度的变化及分析 |
4.3.4 同分异构体的形貌与器件性能对比 |
4.3.5 小结 |
第五章 有机薄膜异质结形貌的研究 |
5.1 引言 |
5.2 有机薄膜异质结的制备与表征 |
5.3 实验结果与分析 |
5.3.1 沉积顺序对薄膜形貌的影响 |
5.3.2 表面粗糙度的变化 |
5.3.3 双极性器件性能表征 |
5.4 小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间本人出版或公开发表的论着、论文 |
致谢 |
(10)并五苯性质的研究及其场效应晶体管的研制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
插图索引 |
符号对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 有机电子学概况 |
1.2.1 有机电子学的定义 |
1.2.2 有机电子学的范畴 |
1.3 有机电子器件研究进展与概况 |
1.3.1 有机电子器件的类型 |
1.3.2 有机发光器件 |
1.3.3 有机单分子器件 |
1.3.3.1 用纳米管制备的晶体管 |
1.3.3.2 单分子整流器 |
1.3.4 有机传感器 |
1.4 有机场效应晶体管的发展概况 |
1.5 并五苯薄膜场效应晶体管的研究进展 |
1.6 有机薄膜的制备工艺 |
1.7 当前OFET研究中存在的主要问题 |
1.7.1 载流子迁移率尚需提高 |
1.7.2 应用研究亟待加强 |
1.7.3 载流子传输理论有待加强 |
1.8 本文主要研究的内容 |
参考文献 |
第二章 并五苯的性质及溶液制备工艺的研究 |
2.1 并五苯的理化性质 |
2.2 并五苯薄膜的制备方法 |
2.3 并五苯的溶解及其薄膜性能的表征 |
2.3.1 实验 |
2.3.2 测试及结果分析 |
2.3.3 结论 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 OFETs的器件结构及材料 |
3.1 OFETs的器件结构 |
3.1.1 顶栅极结构 |
3.1.2 顶电极结构 |
3.1.3 底电极结构 |
3.1.4 有机单晶场效应晶体管的结构 |
3.2 OFETs的主要材料 |
3.2.1 有机半导体材料 |
3.2.2 并五苯 |
3.2.3 高分在半导体 |
3.2.4 绝缘层材料 |
3.2.4.1 无机绝缘材料 |
3.2.4.2 有机绝缘材料 |
3.2.5 电极材料 |
3.2.6 衬底材料 |
3.3 本章小结 |
参考文献 |
第四章 有机场效应晶体管的工作原理 |
4.1 有机半导体载流子传输理论 |
4.1.1 定域态、扩展态与跳跃式传输 |
4.1.2 有机半导体中电荷传输机制 |
4.1.2.1 小极化子模型 |
4.1.2.2 依赖电场的迁移率 |
4.1.2.3 多重俘获与释放模型 |
4.1.2.4 晶界俘获模型 |
4.2 金属/有机半导体接触 |
4.2.1 热发射注入 |
4.2.2 隧穿注入 |
4.2.3 空间电荷限制电流和陷阱电荷限制电流模型 |
4.3 有机半导体的导电类型 |
4.4 OFETs的工作原理 |
4.5 OFETs的电流-电压特性 |
4.6 OFETs的接触电阻 |
4.7 接触电阻产生的原因分析 |
4.8 本章小结 |
参考文献 |
第五章 并五苯的合成及其OFETs器件的研制 |
5.1 并五苯的合成与表征 |
5.1.1 并五苯的合成 |
5.1.1.1 pentacenequinone的合成 |
5.1.1.2 pentacene的合成 |
5.1.2 并五苯的表征 |
5.1.2.1 合成并五苯的红外光谱 |
5.1.2.2 合成并五苯的质朴 |
5.1.2.3 合成并五苯的元素分析 |
5.1.2.4 并五苯的紫外-可见吸收光谱 |
5.2 并五苯有机场效应晶体管的制备与表征 |
5.2.1 并五苯有机场效应晶体管的制备 |
5.2.2 并五苯有机场效应晶体管的表征 |
5.2.3 并五苯场效应晶体管的特性曲线 |
5.3 以聚酰亚胺为绝缘层的全有机场效应晶体管 |
5.3.1 实验步骤 |
5.3.2 实验结果 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
研究成果 |
四、物理汽相生长并五苯晶体薄膜(论文参考文献)
- [1]几种新型二维原子晶体的精准构筑、物性表征与功能化[D]. 张帅. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2020(01)
- [2]二维有机半导体晶体液相制备及晶体管和光突触器件应用的研究[D]. 杨成东. 南京大学, 2020(09)
- [3]有机功能晶体的相变与新型生长方法[D]. 葛超. 山东大学, 2020(10)
- [4]二维苝衍生物分子晶体可控制备与光学性质研究[D]. 赵慧娟. 南京大学, 2020(04)
- [5]基于二维MoS2/有机半导体异质结的光敏场效应管与光敏二极管的研究[D]. 任强. 兰州大学, 2017(03)
- [6]有机晶体电致发光器件制备与特性分析[D]. 丁然. 吉林大学, 2015(08)
- [7]新型晶体管的制备与分析研究[D]. 王臻. 重庆大学, 2015(06)
- [8]有机场效应晶体管载流子传输机制及绝缘层效应研究[D]. 刘琪. 南京大学, 2014(05)
- [9]有机多晶薄膜的生长机理研究[D]. 朱虹. 苏州大学, 2012(10)
- [10]并五苯性质的研究及其场效应晶体管的研制[D]. 陶春兰. 兰州大学, 2009(11)