《氟代金屬酞菁半導體材料的合成、性能與薄膜器件研究》是依託天津大學，由肖殷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：氟代金屬酞菁半導體材料的合成、性能與薄膜器件研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：肖殷
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近二十年來，有機半導體器件由於其在大面積、低成本和柔性化電子產品方面的潛在套用前景而在世界範圍內引起廣泛關注，被認為是下一代的主流半導體器件。有機半導體材料的合成及其套用是目前的研究熱點，尤其是高效穩定的n型有機半導體材料的設計開發及其電荷傳輸機理研究。本項目旨在：合成出一系列半導體純度的氟代金屬酞菁類n型半導體材料,對其合成工藝和提純條件進行最佳化；製備均勻緻密的氟代金屬酞菁薄膜，研究影響薄膜表面形貌的關鍵因素；以氟代金屬酞菁作為有源層製備薄膜電晶體，測試其性能參數，篩選出具有高遷移率的在空氣中穩定的n型有機半導體材料。最後，建立理論模型，通過量子化學計算，揭示材料分子結構與電子性質的關係，研究其電荷傳輸機制，以期為高效有機半導體材料的研發提供實驗及理論依據。
結題摘要
近二十年來，有機半導體器件由於其在大面積、低成本和柔性化電子產品方面的潛在套用前景而在世界範圍內引起廣泛關注，被認為是下一代的主流半導體器件。有機半導體材料的合成及其套用是目前的研究熱點，尤其是高效穩定的n型有機半導體材料的設計開發及其電荷傳輸機理研究。本項目合成了一系列半導體純度的氟代金屬酞菁類半導體材料（FxMPc），對其合成工藝和提純條件進行了最佳化。採用真空熱沉積的方法製備氟代金屬酞菁薄膜，研究了基板溫度、基底誘導層修飾對薄膜形貌和分子堆積方式的影響，獲得了製備均勻緻密薄膜的最優條件。採用四氟取代酞菁銅、八氟取代酞菁銅、十二氟取代酞菁銅和十六氟取代酞菁銅（FxCuPc, x=4, 8, 12, 16）作為有源層材料製備了薄膜場效應器件。利用量子化學計算、X射線衍射（XRD）和原子力顯微鏡（AFM）系統研究了氟原子數目對分子結構、分子軌道能級、薄膜形貌和微觀結構、分子堆積方式及材料半導體性能等方面的影響。製備了有機薄膜場效應器件研究FxCuPc的半導體特性和電荷傳輸性能。十六氟取代酞菁銅（F16CuPc）器件的電子遷移率為0.27 cm2V-1s-1。十二氟酞菁銅（F12CuPc）場效應器件在空氣環境中表現出雙極性特性，其空穴遷移率和電子遷移率分別為0.005 cm2V-1s-1和0.006 cm2V-1s-1。實現了通過引入強吸電子取代基有效調控金屬酞菁軌道能級，進而製備單一組分的p型、雙極性和n型有機薄膜場效應器件。基於F16CuPc的薄膜場效應器件在空氣中具有較好的穩定性。同時基於量子化學的方法計算了材料的重組能和轉移積分評估材料的電荷傳輸性能，為高效有機半導體材料的開發提供實驗及理論依據。
