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自从有机半导体发现以来,有机电子学取得了蓬勃的发展。随着近年来分子设计和制备工艺的不断进步,有机场效应晶体管的性能得到不断提高。有机场效应晶体管具有成本低、重量轻、柔性好等优点,越来越成为了传统无机电子器件的替代品和有力竞争者。有机场效应晶体管不仅是逻辑开关,作为记忆器件和光探测器等其他功能器件,也表现出了优良的性能和巨大的发展潜力。相对单晶器件,有机薄膜器件由于低的制造成本和易于大规模生产的特点,更利于未来的工业化发展。本论文对有机薄膜场效应晶体管的溶液法制备和器件的光电功能展开了系统的研究,并且对透明的两端有机薄膜光电器件进行了深入的探讨。本论文的研究工作主要包括以下四个方面: 1.发展了一种超低成本的刷涂法制备有机薄膜场效应晶体管的技术。通过简单快速的刷涂技术,实现了源-漏电极的图案化沉积,以及有机半导体层,有机绝缘层,金属栅极的多层连续沉积,制造了第一个全刷涂顶栅型有机薄膜场效应晶体管,且器件展示了和旋涂法相当的性能(0.14 cm2 V-1 s-1)以及良好的稳定性,这种方法更适用于未来大规模的快速生产及超低成本的要求。 2.研究了基于NDI(2OD)(4tBuPh)-DTYM2小分子的N型有机薄膜场效应晶体管,器件展示出了高的电子迁移率(0.3 cm2 V-1 s-1),良好的空气稳定性。通过加光测试,器件展示出了很高的光响应度和光电流-暗电流比率,分别达到27000 AW-1和1.1×107,在已报道的N型薄膜有机光电晶体管中光响应度最高。在实时的光响应测试中,发现关光后电流存在记忆效应(持续光电导效应),这是由于光生空穴束缚在N型半导体的缺陷中。通过施加一个正的栅压脉冲,电流可以迅速恢复到开光前的状态,并且这一过程可以循环往复,从而使得器件不仅可以作为光探测器使用,也可以作为可擦除的记忆器件使用,实现了器件的多功能化。3.制备了基于一种给体聚合物材料PSeTPTI的有机薄膜场效应晶体管,器件展示了高的空穴迁移率,良好的空气稳定性。通过加光测试,器件展示了良好的光响应性能,在已报道的聚合物光电晶体管中处于领先地位。考虑到P型有机半导体虽然能够限制光生电子的传输来提供光增益机制,但缺乏像PN结这样的高效率的激子分离区域,导致光响应度不高,并且由于光生电子填充缺陷的过程需要一定的时间,造成光响应时间较长。通过沉积3nm的PC61BM构成PN异质结,原器件的响应度从362 A W1提高到1010 A W-1,上升时间从19.4 s缩短到6.7 s,下降时间从3.2 s缩短到0.4 s。通过研究表面形貌和不同PC61BM厚度对器件的影响,分析得到散布的PC61BM是提高光响应性能的关键。并且,我们研究了PSeTPTI光电晶体管的紫外响应特性,器件展示了良好的紫外探测性能。考虑到本材料对热退火温度不敏感的特点,我们使器件加热到不同的温度(从室温变化到200℃的高温),测试了器件的紫外光电探测特性,结果表明器件能够在这样的温度范围内保持稳定的光电探测功能,证明了能够在高温环境下工作的紫外有机薄膜光电晶体管。 4.制备了一种可转移的基于透明电极的有机薄膜光探测器和有机薄膜太阳能电池。通过两层氧化物薄膜中加入一层金属银薄膜,由于光的干涉作用,两层氧化层都起到了增透膜的作用,从而提高了银薄膜两面的透光性,使得氧化钨/银/氧化钨复合结构可以获得高透光率和高电导率(高电导得益于银)。通过优化银的厚度,我们获得了平均透光率为82.5%,方阻为20Ω/sq的透明电极。采用这种透明电极,成功制备了透明的两端有机薄膜光探测器。并且通过在衬底上事先旋涂一层polyacrylonitrile(PAN)透明绝缘层,器件能够完整地转移到如纸、人民币、树叶等非常规的衬底上,成功得到了透明的可转移的电子器件。采用类似方法,我们还成功转移了有机太阳能电池。光电功能