【摘 要】
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可溶液加工的n-型有机薄膜晶体管（OTFTs）的发展仍然面临挑战,而高迁移率n-型OTFTs对构筑高性能有机电路至关重要。器件工程是除材料结构设计外另一种制备高性能n-型OTFTs的有效途径。其中,半导体薄膜加工和界面调控是器件工程的重要手段。采用刮涂加工可获得高度有序薄膜,显著提高载流子的迁移率;此外,通过界面工程能够调控电极功函、降低电荷注入势垒,并同时调控界面张力,优化薄膜微观结构。鉴于此,
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可溶液加工的n-型有机薄膜晶体管（OTFTs）的发展仍然面临挑战,而高迁移率n-型OTFTs对构筑高性能有机电路至关重要。器件工程是除材料结构设计外另一种制备高性能n-型OTFTs的有效途径。其中,半导体薄膜加工和界面调控是器件工程的重要手段。采用刮涂加工可获得高度有序薄膜,显著提高载流子的迁移率;此外,通过界面工程能够调控电极功函、降低电荷注入势垒,并同时调控界面张力,优化薄膜微观结构。鉴于此,本论文选取基于吡咯并吡咯二酮（DPP）的双极传输型共轭聚合物P4FTVT-C32为半导体材料,将线棒刮涂加工与界面修饰相结合,制备高质量薄膜和性能优异的n-型OTFTs,并详细研究了加工方法/界面修饰-薄膜聚集态结构-OTFTs电学性能之间的关系。主要结果如下:（1）通过刮涂加工得到了高度有序的P4FTVT-C32薄膜。聚合物骨架沿刮涂方向取向排列,薄膜呈取向纤维状形貌。刮涂OTFTs表现出双极传输特性且具有明显的电荷传输各向异性,当刮涂方向平行于源漏电场方向,器件的饱和电子迁移率可达13.03 cm2 V-1 s-1,明显高于旋涂器件。（2）以带有氨基的ε-聚（L-赖氨酸）（ε-PL）作为界面修饰层,有效调控了P4FTVT-C32的刮涂薄膜形貌与OTFTs器件性能。ε-PL的引入增大了聚合物薄膜的晶畴尺寸;相比于未修饰的OTFTs,ε-PL层可完全抑制空穴注入、降低电子注入势垒,阈值电压降幅达40 V,器件表现为单极电子传输,最高迁移率为6.63cm2 V-1 s-1。（3）带有高密度氨基的乙氧基化的聚乙烯亚胺（PEIE）能进一步增强电子注入,同时PEIE层改善了基底表面能,显著增加聚合物薄膜的晶畴尺寸,获得了高度取向且具有大尺寸晶区的纤维形貌。经PEIE修饰的OTFTs表现出纯n-型的传输特性,当刮涂方向平行于源漏电场方向,饱和区和线性区最大迁移率分别为9.38 cm2 V-1 s-1和8.35 cm2 V-1 s-1,可信因子均大于80%,是目前报道的最高可信电子迁移率。以此器件加工条件为基础,制备了增益值高达214的全有机反相器,说明该高迁移率n-型OTFTs在有机逻辑电路方面具有应用前景。
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