有機(jī)場效應(yīng)晶體管絕緣層材料的設(shè)計(jì)、制備及性能研究.pdf

1、本論文主要圍繞加熱條件下疊氮基團(tuán)和炔鍵的成環(huán)反應(yīng)（Thermal azide-alkyne cycloaddition reaction，TAAC）設(shè)計(jì)合成了一系列新型的可低溫?zé)峤宦?lián)的聚合物柵極絕緣層材料。對(duì)制備的聚合物絕緣層材料進(jìn)行交聯(lián)過程、交聯(lián)條件以及熱穩(wěn)定性的研究，并通過金屬-絕緣層-金屬（MIM）結(jié)構(gòu)測試了新型聚合物薄膜的絕緣性能。將新型聚合物材料作為絕緣層應(yīng)用到溶液法制備的有機(jī)場效應(yīng)晶體管器件（OFETs）中，并對(duì)器件性能進(jìn)行

2、了研究。論文主要包括以下幾部分：
　?。?）論文對(duì)OFETs的發(fā)展歷程、器件構(gòu)型和工作原理進(jìn)行了概述，總結(jié)了用于OFETs的半導(dǎo)體材料和絕緣層材料。著重綜述了與課題相關(guān)的聚合物絕緣層材料。最后闡明本論文的設(shè)計(jì)思路與主要內(nèi)容。
　?。?）通過簡單的自由基聚合制備了含有疊氮基團(tuán)的功能化共聚物 PS-N3和PMMA-N3。將共聚物PS-N3和PMMA-N3分別和多官能團(tuán)小分子1,3,5-三(2-丙炔氧基)苯（TYB）共混后，研究了

3、它們之間的TAAC反應(yīng)過程和反應(yīng)條件。利用功能化的聚合物和小分子之間在100℃的TAAC反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了聚合物薄膜的熱交聯(lián)，交聯(lián)后的薄膜具有光滑的表面和較好的耐溶劑性。通過MIM測試可以看出，與未交聯(lián)的聚合物薄膜相比，交聯(lián)聚合物絕緣薄膜具有更低的漏電流密度，絕緣性能更好，證明TAAC反應(yīng)可以作為一種新的低溫?zé)峤宦?lián)方法來制備OFETs中的絕緣層材料。
　　（3）通過自由基聚合制備了兩種功能化的聚苯乙烯共聚物，分別是含疊氮基團(tuán)的聚苯乙烯共

4、聚物（A）和含炔鍵的聚苯乙烯共聚物（B），兩種共聚物在常見的有機(jī)溶劑中都有很好的溶解度。將共聚物A和B共混后在100℃進(jìn)行加熱交聯(lián)形成交聯(lián)的聚苯乙烯薄膜，研究了交聯(lián)反應(yīng)的過程和交聯(lián)的最佳條件。通過MIM測試可以看出交聯(lián)后的聚苯乙烯薄膜具有很好的的絕緣性能，且優(yōu)于第二章中聚合物和小分子交聯(lián)劑共混體系得到的熱交聯(lián)聚合物薄膜。將制備的熱交聯(lián)聚苯乙烯薄膜作為絕緣層材料應(yīng)用到溶液法制備的底柵-底接觸 OFETs器件中，取得了不錯(cuò)的器件性能。器件的

5、遷移率為0.15 cm2/V s,閾值電壓為?0.3 V，開關(guān)比為106。
　?。?）通過自由基聚合和脫保護(hù)反應(yīng)制備了兩種單鏈型雙官能團(tuán)功能化的共聚物：co-PMMA2和co-PS2。通過TAAC反應(yīng)，共聚物co-PMMA2和co-PS2在100℃加熱0.5 h就可以分別形成穩(wěn)定的熱交聯(lián)聚合物薄膜。相比于共混體系，單鏈型雙官能團(tuán)功能化的共聚物進(jìn)一步提高了交聯(lián)反應(yīng)的效率，增強(qiáng)了交聯(lián)聚合物薄膜的耐溶劑性。交聯(lián)后的薄膜表面光滑，具有很低

6、的漏電流密度。將制備的熱交聯(lián)聚合物薄膜作為絕緣層材料應(yīng)用到溶液法制備的底柵-底接觸OFETs器件中，并研究了器件性能。其中基于co-PMMA2的OFETs的遷移率達(dá)到了0.59 cm2/V s，開關(guān)比為105。
　　（5）設(shè)計(jì)合成了一種分別含有疊氮基團(tuán)和炔鍵的雙組份交聯(lián)劑，將聚苯乙烯與雙組份交聯(lián)劑共混后在100℃加熱1 h得到了交聯(lián)聚苯乙烯共混薄膜。通過研究熱交聯(lián)聚合物薄膜的表面形貌和絕緣性能確定了交聯(lián)劑的最佳添加量，合適比例的交