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

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：10

、訪客IP：3.143.17.128

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)

相關論文

★ 自組裝嵌段共聚高分子/小分子混成奈米浮閘極記憶體:元件製備及效能評估	★ 硫碳鏈聯噻吩環小分子半導體及高介電常數TiOX/SiOX介電層製備低電壓場效應光電晶體元件
★ 高介電常數TiOX/SiOX介電層製備低電壓場效應電晶體元件	★ 利用可溶液製程之含硫碳鏈聯噻吩小分子製作高效能有機場效應電晶體
★ 以噴塗技術沉積有機半導體薄膜：形貌分析及其於有機場效應電晶體元件應用	★ 利用溶液製程製作不同次結構之併環噻吩小分子高效能有機場效應電晶體
★ 利用超音波噴塗技術製備鈣鈦礦薄膜於太陽能電池元件之應用	★ 用於高性能n型有機薄膜晶體管的溶液 - 二亞甲基取代的醌基二炔基噻吩（DTDSTQ）基小分子
★ 利用溶液剪切力塗佈法製備高分子與小分子混摻之有機場效電晶體元件	★ 利用兩步驟超音波噴塗技術製備平面型p-i-n結構鈣鈦礦太陽能電池元件之應用
★ 透明氧化物薄膜電晶體與電晶體式記憶體之分析與應用	★ 以含硫碳鏈並?吩環小分子半導體材料利用溶液剪切力塗佈法製作高性能有機場效應電晶體
★ 溶液剪切力法製備醌型噻吩並異靛藍 (DTPQ) N型小分子半導體於有機場效應電晶體應用	★ 剪切力溶液製程應用於高效能有機薄膜電晶體：含硒碳鏈聯?吩小分子半導體材料
★ 利用超音波噴塗技術製備混合有機陽離子鈣鈦礦太陽能電池	★ 超音波噴塗法製備鈣鈦礦薄膜並探討添加劑對薄膜形貌及其太陽能電池元件光伏表現之影響

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

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