摘要
近年来，随着有机电子学的飞速发展，具备高性能与空气稳定性的n型半导体材料逐渐成为研究的热点。其中，酰亚胺类分子是一种常见的n型有机半导体材料，该类分子中的酰亚胺基团具有较强的吸电子特性，能有效提升π共轭体系的电子亲合能和空气稳定性；此外，酰亚胺基团中氮原子的存在为分子性能的调控提供了活性位点，因此，研究这类分子结构与性能的关系能够为新型半导体材料的设计与合成提供参考价值。本文制备了多种基于酰亚胺类小分子半导体材料的有机场效应晶体管，并结合多种结构表征手段，探究了结构与载流子传输性能的关系。 1．制备了苯并噻吩稠合萘酰亚胺类分子的薄膜与单晶晶体管，探究了分子构型、堆积方式与载流子传输间的内在关系。在薄膜场效应晶体管中，由于反式分子的薄膜比顺式分子薄膜的连续性更好，因此具有更高的器件性能。而在单晶场效应晶体管中，由于顺式构型的分子具有更为紧密的分子间堆积，因此其单晶器件的性能高于反式构型的分子。其中，顺式构型分子单晶器件的电子迁移率最高为0.08cm2V-1s-1，反式构型分子单晶器件的电子迁移率最高为0.06cm2V-1s-1。 2．制备了含酰亚胺基团的碗状分子的单晶和薄膜晶体管，探究了氮原子上不同取代基对器件性能的影响。结果表明，含烷基取代基的分子较含氟取代基的分子具备更高的电子迁移率，这是由于氟原子之间极强的范德华力减弱了共轭骨架间的π-π堆积，因此造成器件性能的降低。此外，使用了一种偏离中心旋涂法对器件性能进行优化，使薄膜晶体管的电子迁移率最高达到1.44×10-2cm2V-1s-1。 3．制备了含酰亚胺基团的花瓣状分子的薄膜晶体管，探究了不同异构体对薄膜器件性能的影响。结果表明，由于两种异构体制备得到的薄膜形貌不同，且分子在薄膜中的排布方式存在差异，因此其对应的薄膜器件性能不同。其中，分子堆积较为紧密的异构体的薄膜器件性能较高，其电子迁移率为0.018cm2V-1s-1。
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