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π共轭半导体聚合物具有机械柔性、轻便、能够进行低成本大面积溶液相器件制备等优点,因而在柔性和可穿戴电子学器件方面具有巨大的应用潜力。近年来,给体-受体(D-A)型共聚物由于具有优异的光电性能,被广泛应用于有机太阳电池和有机场效应晶体管(OFET)等器件。然而,因其载流子迁移率相比无机半导体仍然较低,且环境稳定也较差,严重地限制其实际应用。另一方面,以石墨烯为代表的二维材料具有非常高的本征电导率以及优异的化学稳定性和热稳定性。将聚合物半导体与二维材料集成组装成聚合物-2D复合结构,可以克服上述的半导体聚合物存在的问题,实现更高的光电性能。其中将石墨烯等二维纳米片以溶液相共混方式加入到聚合物基体,是一种简便的、可规模化的途径。为进一步提高有机半导体薄膜的光电性能,控制其分子取向和堆积有序度也至关重要,为此人们发展了各种薄膜沉积方法来实现共轭聚合物的链取向。然而对于半导体聚合物/二维复合材料,控制其薄膜取向的研究目前还开展得较少。D-A型共聚物主链和石墨烯纳米片都具有很大π共轭平面,与磁场的相互作用很强,因而其在薄膜中的分子取向可通过外加磁场加以调控。本论文中,我们选用两种高迁移率的D-A型共轭聚合物P(NDI2OD-T2)或DPP-2T来和石墨烯纳米片的共混体系,来探究强磁场诱导方法来控制薄膜生长过程中共混薄膜的分子链取向和结构有序度,进而控制和提高薄膜的载流子传输能力。取得如下的研究结果:1.采用改进的液相剥离方法、利用二氯苯溶剂,制备了均一的石墨烯分散液。微结构表征发现,所制的石墨烯纳米片具有200nm-1.0μm的横向尺度、良好的分散性以及低缺陷的多层结构。将石墨烯分散液与D-A共聚物P(NDI2OD-T2)(或DPP-2T)溶液共混,获得高度均一的共轭聚合物/石墨烯(1:0.02-0.05 w/w)共混溶液,通过溶液旋涂方法制备了薄膜场效应晶体管(OFET)器件。发现无论对于P型的DPP-2T还是N型的P(NDI2OD-T2),共混石墨烯都显著地提高其载流子迁移率(达3-4倍)。结合测量载流子迁移率随OFET沟道长度的变化,表明石墨烯纳米片起到“导电桥”的作用,在半导体聚合物畴界处形成很好的电导通路,从而增强聚合物晶畴间的载流子传输。2.采用强(静)磁场(8T)下的溶液滴涂(drop-cast)方法,成功地生长了取向的P(NDI2OD-T2)/石墨烯共混薄膜。我们利用极化光UV-vis吸收谱和掠入射X射线衍射(GIXRD)技术探究了磁诱导引起的薄膜结构变化。发现相比于“纯”P(NDI2OD-T2)薄膜,加入少量的石墨烯纳米片可提高共混薄膜中聚合物主干链的取向程度。利用磁诱导取向的共混薄膜制备OFET器件,发现相比于纯P(NDI2OD-T2)器件,共混薄膜OFET的电子迁移率有数倍的提高,载流子迁移率各向异性度(即沟道电流平行和垂直于取向方向上的迁移率之比)也有明显增强(达8.3)。此外还利用旋转磁场(即样品在静磁场中的旋转)来调控薄膜中主干链共轭平面的面外方向取向,进一步了提高半导体薄膜的电荷传输性能。“旋转磁场”下制备的P(NDI2OD-T2)/石墨烯共混薄膜OFET器件较P(NDI2OD-T2)器件的电子迁移率增强十倍以上。为解释共混薄膜分子取向和电荷传输性能的增强,我们提出,由石墨烯共轭平面和吸附其上的P(NDI2OD-T2)链聚集体组成的组合体,具有更高的磁能各项异性和对磁场的响应程度,因而增强聚合物在磁场中取向的驱动力。此外,石墨烯共轭面和聚合物主链间紧密的π-π堆积,使聚合物畴/石墨烯界面处形成快速的电荷传输通路,从而提高薄膜整体的电荷传输能力。我们的结果表明,强磁场诱导的溶液相生长结合共混石墨烯等二维材料,可作为一种调控共轭聚合物薄膜结构的简便有效手段,来提高其器件的电荷传输和光电性能。3.针对溶液滴涂制备薄膜存在的形貌和厚度均一性差的问题,我们首次对溶液旋涂沉积的聚合物薄膜进行强磁场下的溶剂蒸汽退火(SVA-HMF)处理,生长出大面积高度取向和形貌厚度均一的P(NDI2OD-T2)/石墨烯共混薄膜。偏光显微图、AFM和UV-vis吸收谱等表征结果显示,共混薄膜中P(NDI2OD-T2)主链取向方向与退火时磁场方向高度一致,且取向程度较磁诱导溶液滴涂的薄膜又有较大的提高。基于SVA-HMF生长的共混薄膜制备的OFET,相对于溶液旋涂的和磁诱导滴涂的薄膜器件,具有更高的电子迁移率和极高的载流子各向异性度(达81.0)。我们提出,在SVA-HMF过程中,溶剂蒸汽渗透引起的薄膜溶胀产生大量小尺寸P(ND12OD-T2)链聚集体,链聚集体与石墨烯片形成的集合体具有更大的磁能增益,从而能诱发更高程度的分子链取向。磁诱导溶剂退火与有机半导体器件制备工艺很好的兼容,将在发展低成本、高性能有机电子器件上具有较好的应用潜力。