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《湘潭大学》 2010年
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溶液法生长有机半导体单晶及相关研究

张鹏强  
【摘要】: 有机场效应晶体管可以应用于有源驱动显示、大规模集成电路、传感器、有机激光等,具有广阔的应用前景。有机半导体的电荷传输理论是进行有机薄膜场效应晶体管器件理论模拟的基础,而场效应实验是研究半导体电荷传输机制的重要表征手段。但是,有机薄膜场效应晶体管的性能由于受薄膜形貌、结构及薄膜中晶界的影响不适合用来研究有机半导体的本征电荷传输机制,而有机半导体单晶排除了晶界和结构无序性的影响,是研究有机半导体电荷传输机制的极好载体,因此有机半导体单晶场效应晶体管的研究成为当前国际上有机电子学的新兴研究热点。 但是有机单晶体的获取,多采用物理气相传输法。溶液法作为一种古老而有效的晶体生长方法,它具有设备简单,成本低,实验温度低,生长过程易于观察等优点,并且我们可以直接在衬底上生长晶体,制作器件,因此溶液法具有其独特的优势。我们用溶液法生长出了大尺寸、高品质的蒽单晶。最大的达到了2.2 cm,并首次得到了菱形的蒽单晶。IR及Raman测试结果表明蒽单晶没有包裹溶剂,XRD测试结果则证明了得到的蒽单晶有很高的结晶度。我们用光学显微镜、SEM、AFM对晶体的表面及断面进行观测,结果在晶体的表面发现了单分子层的小台阶及大的直台阶,在断面处也发现了层状结构。所有这些结果表明溶液法生长蒽单晶的生长机制为:二维成核-基元台阶-大的直台阶-一层一层周期性生长。 我们用溶液法生长出了大尺寸、高品质的红荧烯单晶,最大的达到了4 mm. IR及Raman测试结果表明红荧烯单晶没有包裹溶剂。我们用SEM、AFM等对晶体的表面及断面进行观测,结果表明在晶体生长过程中在晶体的表面发生了三维成核,并发现了小的直台阶和大的直台阶,在断面处也发现了层状结构。所有这些结果表明大的直台阶的生长机理为:三核成核-小的直台阶-大的直台阶。 另外我们还用溶液法生长得到了蒽/蒽醌混晶,并对其光学性质进行了初步研究。通过这些有机半导体单晶及混晶的制备,我们对生长过程中各种影响因素进行了详细分析,对生长条件进行了优化,并提出了蒽及红荧烯单晶体的生长机制。这些生长机制的提出对其它有机单晶的生长有指导意义。
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O782

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【参考文献】
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