低溶解度有机半导体材料的设计合成,配方研究及其有机场效应晶体管应用

基本信息
批准号:51303080
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:黄春
学科分类:
依托单位:南京工业大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李文彬,李雨,朱文强,王沈巍
关键词:
有机半导体配方化学有机场效应晶体管溶液法
结项摘要

Organic semiconductors are the key active materials used in organic thin-film transistors (OTFTs), which have shown great potential for wide-range of electronic applications, such as flat-panel-displays, logic circuits, memory devices, and sensors. To realize practical applications for large-area integrated OTFTs devices, many factors, including the electrical response, device life-time, device stability, dimension, and particularly the cost for manufacture, have to be well optimized. Currently, there are two major issues still remained, which retarded the commercialization of OTFT technology: (1) how to complete the multilayer-solution-process OTFT devices without damaging the pre-deposited organic layers, especially the semiconducting active layer, and (2) how to overcome the lower performance for small channel devices (channel length <10?m). In this proposal, we propose to develop novel organic semiconductors based on pyreno-dithiophene type building blocks. The proposed large coplanar aromatic fused ring systems of pyreno-dithiophene are expected to aggregate into large area highly ordered two dimensional crystalline structures through π-π stacking in thin films and facilitate high charge carrier mobility in devices. The large area highly ordered crystalline structure of the organic semiconductor thin films also benefits to reduce the contact resistance between the electrode and the organic semiconductors, which is critical to maintain high performance for small channel devices. As the solubility of the new semiconductors in common organic solvents is lower because of the excellent molecular packing of the pyreno-dithiophene building blocks, we will then focus on formulation chemistry study to fine-tune the environmental-friendly formulations of the organic semiconductors through using non-toxic solvents and additives, to make these low solubility organic semiconductors solution-processable. Using such an approach, we are expecting to realize high performance large-area integrated OTFTs via a simplified manufacturing process. This new approach will be a key for the real all-solution-process OTFTs and impact the organic electronic industry significantly.

有机半导体是有机场效应晶体管技术所必需的一类重要材料。有机场效应晶体管在平板显示、逻辑电路、存储器以及传感器等领域具有非常广泛的应用前景。为实现有机电子的产业化,有机场效应晶体管器件不仅需要具有高性能的电学响应,而且要同时满足器件的稳定性、尺度、价格、可加工性和大面积集成等方面的要求。其中如何保证多层薄膜制程中,后续溶液处理过程不会对有机半导体薄膜造成损伤,以及如何解决小尺度器件性能下降的问题是有机场效应晶体管实现应用的两大关键。本课题拟设计合成噻吩并芘类及其类似物空穴传导半导体材料,利用其共平面大芳香结构的强自组装特性形成二维长程有序的晶体薄膜,减低半导体材料与金属电极间的接触电阻,实现高性能的小尺度器件。并利用该类半导体材料在一般有机溶剂中低溶解度的特性,结合配方化学实现相应材料的无毒、无公害溶液法操作,简化溶液法工艺流程,实现多层全溶液法有机晶体管制程,推动有机电子产业的发展。

项目摘要

有机半导体是有机场效应晶体管技术所必需的一类重要材料。有机场效应晶体管在平板显示、逻辑电路、存储器以及传感器等领域具有非常广泛的应用前景。为实现有机电子的产业化,有机场效应晶体管器件不仅需要具有高性能的电学响应,而且要同时满足器件的稳定性、尺度、价格、可加工性和大面积集成等方面的要求。其中如何保证多层薄膜制程中,后续溶液处理过程不会对有机半导体薄膜造成损伤,以及如何解决小尺度器件性能下降的问题是有机场效应晶体管实现应用的两大关键。本课题拟设计合成噻吩并芘类及其类似物空穴传导半导体材料,利用其共平面大芳香结构的强自组装特性形成二维长程有序的晶体薄膜,减低半导体材料与金属电极间的接触电阻,实现高性能的小尺度器件。并利用该类半导体材料在一般有机溶剂中低溶解度的特性,结合配方化学实现相应材料的无毒、无公害溶液法操作,简化溶液法工艺流程,实现多层全溶液法有机晶体管制程,推动有机电子产业的发展。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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