博碩士論文 103324044 詳細資訊




以作者查詢圖書館館藏 以作者查詢臺灣博碩士 以作者查詢全國書目 勘誤回報 、線上人數:28 、訪客IP:54.159.64.172
姓名 何冠郁(Guan-Yu He)  查詢紙本館藏   畢業系所 化學工程與材料工程學系
論文名稱 利用溶液剪切力塗佈法製作高效能DTTRQ小分子 N 型有機場效電晶體元件
(High Performance Solution-Sheared Dicyanomethylene-Substituted Quinoidal Dithienothiophene (DTTRQ) n-Type Small Molecules for Organic Field Effect Transistor Application)
檔案 [Endnote RIS 格式]    [Bibtex 格式]    至系統瀏覽論文 (2018-7-31以後開放)
摘要(中) 溶液製程法用於有機半導體元件是具有發展大面積、低成本的電子元件潛力,在我們的研究中,探討一系列不同碳鏈長度之dicyanomethylene-substituted quinoidal dithienothiophene (DTTRQ)小分子材料,藉由分子設計碳鏈長度使樣品能適用於溶液製程,並且探討材料應用於有機場效應電晶體元件上的電性以及此新型小分子排列,此實驗中利用溶液法中的剪切力塗佈法製作有機場效應電晶體元件,元件效能最高可以達到電子遷移率0.45 cm2V-1s-1,同時將DTTRQ系列之材料所製作的元件置於大氣環境中一個月以上仍有維持一定的電性,並且在多次給予電壓量測元件後電性幾乎沒有影響,顯示出好的環境以及偏壓穩定性,我們利用光學顯微鏡 (OM)、紫外線-可見光光譜儀 (UV-Vis)、原子力學顯微鏡 (AFM)以及低掠角廣角X光繞射儀 (GIWXD)來觀察碳鏈長度對電晶體元件效能的關係。
摘要(英) Solution deposition of organic semiconductors shows great potential for the production on large-area and low-cost organic electronics. In our work, a series of dicyanomethylene-substituted quinoidal dithienothiophene (DTTRQ), in which the different alkyl chain lengths are introduced, are strategically designed for solution-processable organic semiconductors. The electrical properties as well as molecular packing of these new organic small molecules are investigated. The organic field effect transistor (OFET) through solution-sheared DTTRQ displays the highest electron mobility of ~ 0.45 cm2V-1s-1. DTTRQ shows good environmental stability for at least 1 month and stable electrical bias stability. We will use UV-Vis, optical microscopic, atomic force microscopic, GIWXD to establish the relationship between alky chain lengths and the electrical performance.
關鍵字(中) ★ 溶液剪切力塗佈法
★ N型有機場效電晶體
關鍵字(英) ★ solution shearing
★ n-Type organic field effect transistor
論文目次 摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xii
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 有機場效應電晶體簡介 2
1-2-1 組成結構 3
1-2-2 工作機制 8
1-2-3電晶體特性曲線 11
1-3 有機半導體層材料 17
1-3-1 P型半導體層材料 17
1-3-2 N型半導體層材料 20
1-3-1 Thiophene結構之半導體層材料 23
1-4 有機半導體層製程28
1-4-1真空熱蒸鍍法 28
1-4-2溶液製程法 29
1-4-2-2旋轉塗佈法 (spin-coating) 33
1-5 研究動機 41
第二章 實驗方法 43
2-1 實驗藥品 43
2-2 實驗設備 44
2-3 實驗方法 45
2-3-1基板前處理 45
2-3-2元件製備 46
2-3-3元件電性量測 48
2-4 元件半導體層薄膜量測 48
2-4-1偏光光學顯微鏡 (POM) 48
2-4-2紫外線-可見光光譜儀 (UV-Vis) 49
2-4-3原子力學顯微鏡 (AFM) 49
2-4-4低掠角廣角X光繞射儀 (GIWXD) 50
2-4-5分子模擬計算 50
第三章 結果與討論 51
3-1 有機小分子半導體材料性質觀察 51
3-2 有機場效應電晶體之電性觀察 54
3-3 溶液製成之表面形貌觀察 60
3-3-1溶液法製成薄膜於光學顯微鏡下的形貌觀察 60
3-3-2溶液法製成薄膜於原子力顯微鏡下的形貌觀察 65
3-4 有機半導體小分子薄膜微結構觀察 68
第四章 結論與未來展望 78
參考文獻 80
附錄 84
參考文獻 1. Horowitz, G. Adv. Mater. 1998, 10, 365.
2. Huang, J.; Zhu, H. L.; Chen, Y. C.; Preston, C.; Rohrbach, K.; Cumings, J.; Hu, L. B. ACS Nano 2013, 7, 2106.
3. Park, I.; Ko, S. H.; Pan, H.; Grigoropoulos, C. P.; Pisano, A. P.; Frechet, J. M.; Lee, E. S.; Jeong, J. H. Adv. Mater. 2008, 20, 489.
4. Zhang, J.; Li, C. M.; Chan-Park, M. B.; Zhou, Q.; Gan, Y.; Qin, F.; Ong, B.; Chen, T. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 243502.
5. Choi, D.; Kim, H.; Persson, N.; Chu, P.-H.; Chang, M.; Kang, J.-H.; Graham, S.; Reichmanis, E. Chem. Mater. 2016, 28, 1196.
6. Zhang, X.-H.; Domercq, B.; Wang, X.; Yoo, S.; Kondo, T.; Wang, Z. L.; Kippelen, B. Org. Electron. 2007, 8, 718.
7. He, W.; Xu, W.; Peng, Q.; Liu, C.; Zhou, G.; Wu, S.; Zeng, M.; Zhang, Z.; Gao, J.; Gao, X. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 9949.
8. Beaulieu, M. R.; Baral, J. K.; Hendricks, N. R.; Tang, Y.; Brisen?o, A. L.; Watkins, J. J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 13096.
9. Acton, B. O.; Ting, G. G.; Shamberger, P. J.; Ohuchi, F. S.; Ma, H.; Jen, A. K.-Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 511.
10. Minder, N. A.; Ono, S.; Chen, Z.; Facchetti, A.; Morpurgo, A. F. Adv. Mater. 2012, 24, 503.
11. Jones, B. A.; Facchetti, A.; Wasielewski, M. R.; Marks, T. J. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 1329.
12. Rost, H.; Ficker, J.; Alonso, J. S.; Leenders, L.; McCulloch, I. Synth. Met. 2004, 145, 83.
13. Long, D. X.; Baeg, K. J.; Xu, Y.; Kang, S. J.; Kim, M. G.; Lee, G. W.; Noh, Y. Y. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 6484.
14. Kim, N.-K.; Khim, D.; Xu, Y.; Lee, S.-H.; Kang, M.; Kim, J.; Facchetti, A.; Noh, Y.-Y.; Kim, D.-Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 9614.
15. Kim, C. H.; Hlaing, H.; Hong, J. A.; Kim, J. H.; Park, Y.; Payne, M. M.; Anthony, J. E.; Bonnassieux, Y.; Horowitz, G.; Kymissis, I. Adv. Mater. Interfaces 2015, 2, 1400384.
16. Martinez Hardigree, J. F.; Dawidczyk, T. J.; Ireland, R. M.; Johns, G. L.; Jung, B.-J.; Nyman, M.; Osterbacka, R.; Markovi?, N.; Katz, H. E. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 7025.
81
17. Pernstich, K.; Haas, S.; Oberhoff, D.; Goldmann, C.; Gundlach, D.; Batlogg, B.; Rashid, A.; Schitter, G. J. Appl. Phys. 2004, 96, 6431.
18. Kang, B.; Park, N.; Lee, J.; Min, H.; Choi, H. H.; Lee, H. S.; Cho, K. Chem. Mater. 2015, 27, 4669.
19. Ito, Y.; Virkar, A. A.; Mannsfeld, S.; Oh, J. H.; Toney, M.; Locklin, J.; Bao, Z. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9396.
20. Sun, Y.; Liu, Y.; Zhu, D. J. Mater. Chem. 2005, 15, 53.
21. Wang, C.; Dong, H.; Hu, W.; Liu, Y.; Zhu, D. Chem. Rev. 2012, 112, 2208.
22. Newman, C. R.; Frisbie, C. D.; da Silva Filho, D. A.; Bredas, J.-L.; Ewbank, P. C.; Mann, K. R. Chem. Mater. 2004, 16, 4436.
23. Zaumseil, J.; Sirringhaus, H. Chem. Rev. 2007, 107, 1296.
24. Klauk, H.; Halik, M.; Zschieschang, U.; Schmid, G.; Radlik, W.; Weber, W. J. Appl. Phys. 2002, 92, 5259.
25. De Boer, R.; Klapwijk, T.; Morpurgo, A. Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 4345.
26. Mondal, R.; Adhikari, R. M.; Shah, B. K.; Neckers, D. C. Org. Lett. 2007, 9, 2505.
27. Podzorov, V.; Pudalov, V.; Gershenson, M. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 1739.
28. Park, S. K.; Jackson, T. N.; Anthony, J. E.; Mourey, D. A. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 3514.
29. Tang, Q.; Zhang, D.; Wang, S.; Ke, N.; Xu, J.; Yu, J. C.; Miao, Q. Chem. Mater. 2009, 21, 1400.
30. Paulus, F.; Lindner, B. D.; Rei; Rominger, F.; Leineweber, A.; Vaynzof, Y.; Sirringhaus, H.; Bunz, U. H. F. J. Mater. Chem. C 2015, 3, 1604-1609.
31. Kawashima, K.; Osaka, I.; Takimiya, K. Chem. Mater. 2015, 27, 6558.
32. Zhao, Y.; Zhao, X.; Roders, M.; Qu, G.; Diao, Y.; Ayzner, A. L.; Mei, J. Chem. Mater. 2015, 27, 7164.
33. Zhao, X.; Zhao, Y.; Ge, Q.; Butrouna, K.; Diao, Y.; Graham, K. R.; Mei, J. Macromolecules 2016, 49, 2601.
34. Youn, J.; Vegiraju, S.; Emery, J. D.; Leever, B. J.; Kewalramani, S.; Lou, S. J.; Zhang, S.; Prabakaran, K.; Ezhumalai, Y.; Kim, C.; Huang, P.-Y.; Stern, C.; Chang, W.-C.; Bedzyk, M. J.; Chen, L. X.; Chen, M.-C.; Facchetti, A.; Marks, T. J. Adv. Electron. Mater. 2015, 1, 1500098.
35. Nakano, M.; Osaka, I.; Hashizume, D.; Takimiya, K. Chem. Mater. 2015, 27, 6418.
36. Wen, Y.; Liu, Y.; Di, C.-a.; Wang, Y.; Sun, X.; Guo, Y.; Zheng, J.; Wu, W.; Ye, S.; Yu, G. Adv. Mater. 2009, 21, 1631.
37. Itaka, K.; Yamashiro, M.; Yamaguchi, J.; Haemori, M.; Yaginuma, S.;
82
Matsumoto, Y.; Kondo, M.; Koinuma, H. Adv. Mater. 2006, 18, 1713.
38. Wei, P.; Oh, J. H.; Dong, G.; Bao, Z. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8852.
39. Kim, Y.; Long, D. X.; Lee, J.; Kim, G.; Shin, T. J.; Nam, K.-W.; Noh, Y.-Y.; Yang, C. Macromolecules 2015, 48, 5179.
40. Nakayama, K.; Hirose, Y.; Soeda, J.; Yoshizumi, M.; Uemura, T.; Uno, M.; Li, W.; Kang, M. J.; Yamagishi, M.; Okada, Y.; Miyazaki, E.; Nakazawa, Y.; Nakao, A.; Takimiya, K.; Takeya, J. Adv. Mater. 2011, 23, 1626.
41. Uemura, T.; Hirose, Y.; Uno, M.; Takimiya, K.; Takeya, J. Appl. Phys. Express 2009, 2, 111501.
42. Li, J.; Qiao, X.; Xiong, Y.; Li, H.; Zhu, D. Chem. Mater. 2014, 26, 5782.
43. Diao, Y.; Shaw, L.; Bao, Z.; Mannsfeld, S. C. B. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2145.
44. Kim, C. S.; Lee, S.; Gomez, E. D.; Anthony, J. E.; Loo, Y.-L. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 103302.
45. Mukherjee, B.; Mukherjee, M.; Sim, K.; Pyo, S. J. Mater. Chem. 2011, 21, 1931.
46. Li, H.; Fan, C.; Vosgueritchian, M.; Tee, B. C. K.; Chen, H. J. Mater. Chem. C 2014, 2, 3617.
47. Li, H.; Tee, B. C. K.; Cha, J. J.; Cui, Y.; Chung, J. W.; Lee, S. Y.; Bao, Z. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2760.
48. Kim, J.; Cho, S.; Kang, J.; Kim, Y.-H.; Park, S. K. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 7133.
49. Dickey, K. C.; Anthony, J. E.; Loo, Y. L. Adv. Mater. 2006, 18, 1721.
50. Yuan, Y.; Giri, G.; Ayzner, A. L.; Zoombelt, A. P.; Mannsfeld, S. C. B.; Chen, J.; Nordlund, D.; Toney, M. F.; Huang, J.; Bao, Z. Nat. Commun. 2014, 5, 1.
51. Kim, N.-K.; Jang, S.-Y.; Pace, G.; Caironi, M.; Park, W.-T.; Khim, D.; Kim, J.; Kim, D.-Y.; Noh, Y.-Y. Chem. Mater. 2015, 27, 8345.
52. Kim, S.-S.; Na, S.-I.; Kang, S.-J.; Kim, D.-Y. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010, 94, 171.
53. Ikawa, M.; Yamada, T.; Matsui, H.; Minemawari, H.; Tsutsumi, J. y.; Horii, Y.; Chikamatsu, M.; Azumi, R.; Kumai, R.; Hasegawa, T. Nat. Commun. 2012, 3, 1176.
54. Lim, J. A.; Lee, W. H.; Lee, H. S.; Lee, J. H.; Park, Y. D.; Cho, K. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 229.
55. Mei, Y.; Loth, M. A.; Payne, M.; Zhang, W.; Smith, J.; Day, C. S.; Parkin, S. R.; Heeney, M.; McCulloch, I.; Anthopoulos, T. D.; Anthony, J. E.; Jurchescu, O. D. Adv. Mater. 2013, 25, 4352.
83
56. Minemawari, H.; Yamada, T.; Matsui, H.; Tsutsumi, J. y.; Haas, S.; Chiba, R.; Kumai, R.; Hasegawa, T. Nature 2011, 475, 364.
57. Shao, M.; Das, S.; Xiao, K.; Chen, J.; Keum, J. K.; Ivanov, I. N.; Gu, G.; Durant, W.; Li, D.; Geohegan, D. B. J. Mater. Chem. C 2013, 1, 4384.
58. Yu, X.; Zhou, N.; Han, S.; Lin, H.; Buchholz, D. B.; Yu, J.; Chang, R. P. H.; Marks, T. J.; Facchetti, A. J. Mater. Chem. C 2013, 1, 6532.
59. Vak, D.; Kim, S.-S.; Jo, J.; Oh, S.-H.; Na, S.-I.; Kim, J.; Kim, D.-Y. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 081102.
60. Jang, Y.; Park, Y. D.; Lim, J. A.; Lee, H. S.; Lee, W. H.; Cho, K. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 183501.
61. Mannsfeld, S. C. B.; Sharei, A.; Liu, S.; Roberts, M. E.; McCulloch, I.; Heeney, M.; Bao, Z. Adv. Mater. 2008, 20, 4044.
62. Liu, Z.; Li, H.; Qiu, Z.; Zhang, S.-L.; Zhang, Z.-B. Adv. Mater. 2012, 24, 3633.
63. Chang, J.; Chi, C.; Zhang, J.; Wu, J. Adv. Mater. 2013, 25, 6442.
64. Pisula, W.; Menon, A.; Stepputat, M.; Lieberwirth, I.; Kolb, U.; Tracz, A.; Sirringhaus, H.; Pakula, T.; Mullen, K. Adv. Mater. 2005, 17, 684.
65. Pierre, A.; Sadeghi, M.; Payne, M. M.; Facchetti, A.; Anthony, J. E.; Arias, A. C. Adv. Mater. 2014, 26, 5722.
66. Becerril, H. A.; Roberts, M. E.; Liu, Z.; Locklin, J.; Bao, Z. Adv. Mater. 2008, 20, 2588.
67. Giri, G.; Verploegen, E.; Mannsfeld, S. C. B.; Atahan-Evrenk, S.; Kim, D. H.; Lee, S. Y.; Becerril, H. A.; Aspuru-Guzik, A.; Toney, M. F.; Bao, Z. Nature 2011, 480, 504.
68. Diao, Y.; Tee, B. C. K.; Giri, G.; Xu, J.; Kim, D. H.; Becerril, H. A.; Stoltenberg, R. M.; Lee, T. H.; Xue, G.; Mannsfeld, S. C. B.; Bao, Z. Nat. Mater. 2013, 12, 665.
69. Lee, W.-Y.; Oh, J. H.; Suraru, S.-L.; Chen, W.-C.; Wurthner, F.; Bao, Z. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 4173.
70. Zhang, X.; Johnson, J. P.; Kampf, J. W.; Matzger, A. J. Chem. Mater. 2006, 18, 3470.
71. Zhao, H.; Li, D.; Dong, G.; Duan, L.; Liu, X.; Wang, L. Langmuir 2014, 30,
指導教授 劉振良(Cheng-Liang Liu) 審核日期 2017-1-4
推文 facebook   plurk   twitter   funp   google   live   udn   HD   myshare   reddit   netvibes   friend   youpush   delicious   baidu   
網路書籤 Google bookmarks   del.icio.us   hemidemi   myshare   

若有論文相關問題,請聯絡國立中央大學圖書館推廣服務組 TEL:(03)422-7151轉57407,或E-mail聯絡  - 隱私權政策聲明