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有机半导体材料是有机场效应晶体管(OFET)的重要组成部分,起着载流子传输的作用。有机半导体材料自身的结构和性质决定了载流子迁移率的大小以及器件的热/化学稳定性,从而决定了OFET的性能。因此,如何设计、合成新型有机半导体材料是制备高性能OFET器件的关键科学问题。四硫富瓦烯(TTF)和二酰业胺是两类经典的有机半导体材料,本论文老题新做,设计、合成了一系列新颖的TTF/二酰亚胺类有机半导体材料,并研究了它们OFET器件的性能。整个论文可分为三部分:
1.用一个简单而又经典的合成方法,合成了六个苯核无取代的线性苯并双TTF化合物,该合成方案可以推广到多种苯并双TTF衍生物的合成。用溶液法(甩膜)制备了它们的FET器件,空穴迁移率达到0.02 cm2/Vs,这是第一次将共轭的低聚TTF化合物(线性苯并双TTF化合物)用于OFET研究,扩展了TTF类场效应材料的范围。
2.设计、合成了一类新型的TTF/二酰业胺类有机半导体材料:二苯并TTF二酰亚胺,并给出一个合成该类化合物的简单、普适的合成方案。二苯并TTF二酰业胺衍生物具有适中的给电子能力和丰富的衍生物种。用真空蒸镀法制备了两个N,N-二烷基取代的二苯并TTF二酰业胺化合物的TFT器件,其TFT器件显示出高的FET性能、良好的器件可重复性和空气稳定性,空穴迁移率高达0.40 cm2/Vs,开关比为106-108。
3.用一个新的酰胺化反应合成了N,N-二辛基-2,3,6,7-四溴代-萘四甲酰二亚胺,并对其进行了多种结构表征。该化合物的FET器件在氮气中显示出较高的n-型半导体性能,电子迁移率可达0.08 cm2/Vs,开关比高达108。给出一个合成N,N-二烷基-2,3,6,7-四溴代-萘四甲酰二亚胺衍生物的简单、普适的合成方案,为合成萘骨架四取代的萘四甲酰二亚胺衍生物打下了基础。