有机半导体材料的合成与性质研究【毕业论文】

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1、本科毕业论文（20届）有机半导体材料的合成与性质研究专业：应用化学9摘要：有机半导体材料在有机场效应晶体管中有着非常重要的作用，利用并二噻吩作为结构单元可以合成很多性能优异的有机半导体材料。本论文利用简单的三步反应合成并二噻吩，通过比较便宜的2-甲基-2-羟基-3-丁炔与2，3-二溴噻吩进行Sonogashira交联偶合反应，得到带炔醇键的化合物，再在强碱作用下回流脱去端基得到炔化合物，进一步插硫关环得到并二噻吩。从而有利于提高它在有机半导体材料合成中的应用价值。关键词：有机场效应晶体管；并二噻吩；Sonogashira交联偶合反应SynthesisandChara

2、cteristicsoforganicsemiconductormaterialsAbstract：Organicsemiconductorsmaterialsplayakeyroleinorganicfieldeffecttransistors.Thethienothiopheneisimportantbuildingblockforsynthesizingorganicsemiconductormaterials.Herein,thienothiophenewassynthesizedthroughthreestepsreactionswhichincludeS

3、onogashiracouplingreactionandannulatedwithsulfur.Thethienothiophenewouldbeusedwidelyduetothesimpleprocessandthusthelowcost.Keyword:thienothiophene;Sonogashiracouplingreaction;organicsemiconductormaterials.9目录1绪论11.1有机场效应晶体管器件结构与工作原理11.2有机场效应晶体管半导体材料的基本特征21.3有机半导体材料21.3.1p-型有机半导体材料31.3.

4、2n-型有机半导体材料41.4有机半导体材料的应用前景41.5有机半导体材料目前存在的主要问题与发展趋势51.6本论文研究的目的与意义52并二噻吩的合成与性质表征52.1引言52.2实验部分62.3结果与讨论9参考文献9致谢1191绪论近年来，有机场效应晶体管由于在大面积、柔性和低成本有源矩阵显示、射频标签等方面的潜在应用前景而备受学术界和工业界的关注，并取得了长足的发展。场效应晶体管(field-effecttransistor,FET)是基于自由载流子向半导体中可控注入、通过改变电场来控制材料导电能力的有源器件，是现代微电子学最主要的组成部分。1930年，Lil

5、ienfeld首先提出了场效应晶体管的原理。1960年，Kahng和Aralla制出了第一个硅基的金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），这是一个历史性的突破。1964年Heilmeier等人首次报道酞菁铜具有场效应性能以来，虽然有机场效应晶体管(OFET)的性能有了很大程度的提高，但是直到1987年Koezuka和他的合作者报道了基于电化学聚合得到的聚噻吩结构之后，OFET才被认为是电子器件领域很有潜力的发展对象，而这也是关于有机场效应晶体管的第一次描述。自那以后，基于无机半导体的场效应晶体管的研究逐渐趋于成熟，而且一些有机半导体迁移率和器件的电流开∕关比

6、与非晶Si已经十分接近，如红荧烯单晶材料的迁移率已达到20cm²V-1s-1，是目前报道的迁移率最高的有机半导体材料；并五苯有机薄膜材料的迁移率也已超过5cm2V-1s-1，都达到了可与无定形硅相媲美的程度[1-3]。因此，近十年来，无论是科技界还是工业界对有机场效应晶体管的研究取得了很大的发展。有机材料具有易于通过分子裁剪调控材料性能，器件制备温度低，和柔性基底相容，可大面积、低成本制造，以及可用于大面积显示领域等突出优势。目前高性能有机场效应晶体管的性能已基本达到了实用化的要求，相关器件的制备技术也得到很大改进，传统的技术如光刻、真空蒸发等由于设备复杂、成本昂贵

7、而逐渐被替代或改善。因而，随着高性能有机半导体材料合成及器件制备技术的成熟，有机场效应晶体管的应用前景将非常广阔。1.1有机场效应晶体管器件结构与工作原理有机场效应晶体管的结构包括电极（栅极，源极与漏极），绝缘层和半导体层（如图1-1所示）。根据器件结构的不同分为顶电极式与底电极式[4]。两者的差别就在于沉积过程中是先沉积有机薄膜还是电极。从图中可以看出在顶电极式中是先沉积有机薄膜再沉积电极，而底电极式则刚好相反。图1-1有机场效应晶体管结构（左图：顶电极式；右图：底电极式）9有机场效应晶体管工作原理类似于一个电容器，源-漏电极之间的导电沟道作为电容器的一个极板