控制有机半导体材料分子按照face-on 方式排列的高性能薄膜晶体管的研究

基本信息
批准号:21371096
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:高德青
学科分类:
依托单位:南京工业大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:翟建,刘玉庆,江静静,叶帆
关键词:
卟啉自组装载流子迁移率有序排列有机薄膜晶体管
结项摘要

Molecular arrangement is crucial for molecular orbital overlapping, carrier density, carrier mobility in the organic semiconductor materials. The growth of high-quality organic semiconductor thin films with a high order, low defect and large size domain is required to realize high-performance organic thin film transistor (OTFT).This project aims to prepare a face-on arranged and large-size organic thin film (CuPc or pentacene) above a monomolecular layer of porphyrin (MPS4)chemically binding to a self-assembled monolayer of maleimide organosilane through self assembly method and subsequent surface chemical growth method on the substrate of Si/SiO2.The flat-lying monomolecular layer of porphyrin(MPS4)induces the face-on arrangement of organic molecules due to the strong π-π interaction. By incorporating a suitable coordinate metal ion to modify electron distribution of porphyrin ring plane the contact resistance is to be improved. P-type OTFT device with the structure of Si/SiO2 (Gate)/organosilane SAM/monomolecular layer of porpyrine //CuPc or pentacene//Au (Source and Drain) presents a high carrier mobility and on/off ratio, and a low threshold voltage. For the first time the project deeply studies the influence of face-on arrangement of organic material on the property of OTFT device in the scientific research and industrial application.

控制分子有序排列,是提高有机薄膜晶体管(OTFT)性能的关键方法。本项目利用自组装、表面化学增长的办法在Si/SiO2衬底上制备porphyrin(MPS4)单分子层,其大环平面平行于衬底表面;利用其高度共轭的平面结构对有机分子(CuPc或pentacene)强的π-π相互作用力,使得沉积在上面的有机材料按照face-on方式有序排列;同时,porphyrin(MPS4)单分子层提供低成核密度,有利于大颗粒有机材料的形成。所制备p-type OTFT器件具有优越的场效应迁移率、开关电流比;利用不同配位中心金属离子对porphyrin环平面电子分布的影响来降低电极接触电阻,从而降低器件开路电压。本项目将首次实现按照face-on排列方式生长的有机薄膜,并且研究分子face-on有序排列对器件性能的影响。该项目实施既既具有科学研究的意义,又具有实现OTFT高性能的现实意义。

项目摘要

控制分子有序排列,是提高有机薄膜晶体管(OTFT)性能的关键方法。本项目利用自组装、表面化学增长的办法在Si/SiO2衬底上制备porphyrin(MPS4)单分子层,其大环平面平行于衬底表面;利用其高度共轭的平面结构对有机分子(CuPc或pentacene)强的π-π相互作用力,使得沉积在上面的有机材料按照face-on方式有序排列;同时,porphyrin(MPS4)单分子层提供低成核密度,有利于大颗粒有机材料的形成。所制备p-type OTFT器件具有优越的场效应迁移率、开关电流比;利用不同配位中心金属离子对porphyrin环平面电子分布的影响来降低电极接触电阻,从而降低器件开路电压。本项目将首次实现按照face-on排列方式生长的有机薄膜,并且研究分子face-on有序排列对器件性能的影响。该项目实施既既具有科学研究的意义,又具有实现OTFT高性能的现实意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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