酞菁化合物的晶体生长及其薄膜晶体管的制备与性能研究

论文摘要

以酞菁铜为典型材料,通过我们创新提出的提升蒸发法、提升凝结法和升华凝结法对其进行晶体生长,可以生长出大量高质量的酞菁铜单晶。通过验证,以上方法适用于多种酞菁化合物。这些晶体生长方法为材料的提纯和结构表征提供了选择。氮杂酞菁铜问世已有40余年,我们首次以开管蒸发法成功生长出氮杂酞菁铜单晶,并用同步辐射的高强度X射线首次成功解析出其单晶结构,为那些难溶解、难升华的有机化合物的晶体生长和晶体结构测试提供一种新的可行方案。以升华凝结法对酞菁铜原料进行提纯,用以制备有机薄膜晶体管（OFET）的有源层;以甲基丙烯酸甲脂和甲基丙烯酸环氧丙脂的共聚物（PMMA-GMA）为OFET的绝缘层,制备出高性能OFET,并通过对器件退火,使性能大幅提高;同时,尝试以β-型酞菁铜单晶做有源层,制备场效应管器件。以椭偏法对PMMA-GMA薄膜和不同条件下的酞菁铜薄膜进行了物性研究,测量它们的光学常数和吸收系数,并通过Tauc方程得到不同形态下酞菁铜薄膜的光学带隙。

论文目录

第一章酞菁类化合物及其单晶生长方法概述

1.1 酞菁的研究历史与现状

1.1.1 酞菁的发展历史

1.1.2 氮杂酞菁同系物

1.2 有机单晶生长方法

1.2.1 溶液生长方法

1.2.1.1 降温法

1.2.1.2 溶剂蒸发法

1.2.1.3 溶剂扩散法

1.2.1.4 凝胶法

1.2.2 熔体生长方法

1.2.2.1 助熔剂法

1.2.2.1.1 缓冷法

1.2.2.1.2 温度梯度法

1.2.2.1.3 溶剂蒸发法

1.2.2.1.4 助熔剂法在有机单晶生长上的应用

1.2.2.2 提拉法

1.2.2.3 下降法

1.2.2.4 泡生法

1.2.3 气相生长方法

1.3 在酞菁化合物单晶生长方面本论文的主要工作及创新点

第二章有机薄膜晶体管材料与器件的研究现状

2.1 有机薄膜晶体管的发展历程

2.2 有机薄膜晶体管的应用

2.2.1 有源驱动显示

2.2.2 大规模集成电路

2.2.3 传感器

2.2.4 超导材料制备

2.2.5 有机激光

2.3 有机薄膜场效应晶体管的基本结构及原理

2.4 有机薄膜场效应晶体管的主要参数及公式

2.5 有机薄膜场效应晶体管的基本材料

2.5.1 p型有机半导体材料

2.5.2 n型有机半导体材料

2.5.3 双极型有机半导体材料

2.6 有机薄膜晶体管的薄膜制备方法

2.6.1 真空镀膜技术

2.6.2 溶液成膜

2.6.2.1 旋涂技术

2.6.2.2 LB膜技术

2.6.2.3 分子自组装膜技术

2.6.2.4 印刷成膜技术和印章成膜技术

2.6.3 单晶技术

2.7 有机薄膜晶体管载流子的注入与传输理论

2.8 在有机薄膜场效应晶体管方面本论文的主要工作

第三章酞菁类化合物的单晶生长

3.1 CuPc的晶体生长

3.1.1 CuPc的合成

3.1.2 助熔剂法生长酞菁铜单晶

3.1.2.1 提升蒸发法

3.1.2.1.1 生长设备

3.1.2.1.2 实验过程

3.1.2.1.3 实验结果

3.1.2.1.4 分析与讨论

3.1.2.2 提升凝固法

3.1.3 升华-凝结法

3.2 aza-CuPc的晶体生长

3.2.1 aza-CuPc的合成

3.2.2 单晶生长方法

3.2.3 aza-CuPc的晶体结构测定

3.2.4 紫外-可见吸收谱

3.2.5 晶体结构分析

3.3 小结

第四章有机薄膜晶体管的制备与性能研究

4.1 新型绝缘层的合成与表征

4.2 PMMA-GMA薄膜制备工艺

4.3 酞菁铜薄膜晶体管

4.3.1 制备工艺

4.3.2 不同酞菁铜薄膜厚度的器件性能对比

4.3.3 退火对酞菁铜薄膜晶体管性能的影响

4.3.3.1 实验

4.3.3.2 结果分析

4.4 PMMA-GMA绝缘层上β-型酞菁铜单晶场效应晶体管器件

4.4.1 制备过程

4.4.2 测试结果与讨论

4.5 PMMA-GMA绝缘层上并五苯薄膜晶体管器件

4.6 目前OFET领域中存在的一些问题

4.6.1 性能参数计算方法不准确

4.6.2 器件性能不稳定

4.7 小结

第五章椭偏法在薄膜研究中的应用

5.1 基本原理

5.2 实验仪器

5.3 PMMA-GMA薄膜的光学常数测量

5.4 CuPc薄膜的光学常数测量

5.5 椭偏法估算CuPc薄膜的带隙

5.6 小结

第六章总结与展望

参考文献

致谢

作者攻读博士期间发表的论文情况

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学位论文摘要（英文）

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