基于噻吩的有机薄膜晶体管气体传感器研究

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1、４击种成Ａ著ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＷＳＩ１—？，’一论文题目基于唾吩的有机薄膜晶体管气体传感器妍究学科专业光学工程学号２Ｑ１３２１Ｑ５Ｑ４２８作者姓名陈玉艳，指导教师谢化忠教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰

2、写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名；日期；年（月日＿论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可ｙＡ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守

3、此规定）私作者签名：导师签名；么＿玉斬私曰期；＇年月曰三。１备｛）＾分类号密级注1UDC学位论文基于噻吩的有机薄膜晶体管气体传感器研究（题名和副题名）陈玉艳（作者姓名）指导教师谢光忠教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业光学工程提交论文日期2016.4.14论文答辩日期2016.5.20学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席吴志明评阅人许向东、杜晓松注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ThestudyofOrganicThinFilmTransistorsGasSen

4、sorsBasedonThiopheneAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngineeringAuthor:YuyanChenSupervisor:Prof.GuangzhongXieSchool:SchoolofOptoelectronicInformation摘要摘要有机薄膜晶体管（OTFT）气体传感器具有多参数检测等优势，因而吸引了国内外传感器研究人员的广泛关注。本文将OTFT作为传感器件，以重

5、掺杂的n型硅为衬底、195nm厚的SiO2为绝缘层，基于不同的有源层薄膜，测试分析了OTFT的电学性能及其气敏性能，并就气敏机理进行了分析。此外，本文设计并制备了一个基于同一个硅外延片上的3×2个单元的OTFT阵列。首先，以六噻吩(α-sexithiophene,α-6T)薄膜、α-6T与C60衍生物C61([6,6]-PhenylC61butyricacidmethylester)组成的异质结复合薄膜以及有机/无机复合薄膜（α-6T/ZnO）作为有源层分别制备了三种OTFT器件，研究了它们的电学特性及对NH3的气敏响应。研究结果表明，掺

6、杂了C61的复合薄膜使得响应率提高了5.04倍，并对其机理进行了分析。通过研究α-6T与ZnO的质量比对OTFTNO2气体传感器气敏感性能的影响，发现质量比为3:1的α-6T/ZnO的器件更好地改善了传感器输出曲线的饱和性，减少了基线漂移，并提高了恢复性。然后，依次制备了聚三己基噻吩（Poly(3-hexylthiophene)，P3HT）、分层P3HT-C61、分层C61-P3HT、复合P3HT/C61、分层P3HT-还原氧化石墨烯（RGO）、复合P3HT/可溶性并五苯（Tips-pentacene）六种有源层结构的OTFT器件，测试其

7、电学性能及气敏性能。综合P3HT、P3HT-C61、C61-P3HT、P3HT/C61四种OTFT器件的电学性能以及气敏性能，发现复合P3HT/C61-TFT的性能最佳，同时，结合四种薄膜的SEM表征分析其气敏机理。另外，掺杂RGO后的P3HT-RGO-TFT源漏电流、灵敏度均增大一个数量级，且响应率增大，改善了基线漂移现象及恢复性。我们认为，RGO本身二维（2D）片层结构起着关键作用。通过研究P3HT/Tips-pentaceneOTFT器件膜厚与温度对器件性能的影响，发现在60℃下测得器件对NO2的灵敏度比在室温下提高1.6倍，而气喷

8、量为1ml的器件对NH3的响应性能比气喷量为0.5ml的器件良好。最后，本文设计并制备具有五种沟道宽度以及长度的3×2有机薄膜晶体管阵列，并依次从阵列设计、光刻、溅射镍铬层、蒸发金层、剥离及切