高质量红荧烯超薄膜的生长及其应用

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1、，学校代码：１０巧５２０１３４２１４１０３学号：＿＿＾ＳＯＯＣＨＯＷＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ：ｉ高红娜超麵自牲姑其应用．＾：Ｇｒｏｗ化ａｎｄＡ－ｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｉｈｌｉＵｌｒａｈｉｎ民ｉｉｂｒｅｎｅｉｌｓｐｐＨｇＱｕａｔｔｔＦｍｙＩ研究生姓名胡小蓉迟力峰专业名称物理学硏究方向有机半导臓莫的生长所在院部功能纳米与软物质研究院１＿论文提交２０１许４月日期苏州大学学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成

2、果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研充成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中臥明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。论文作者盛名－ｌ．诗－：谢小爱日期：ｗ处苏州大学学位论文使用授权声明本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定，即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献信息情报中也、中国科学技术信息研究所（含万方数据电子出

3、版社）、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可臥采用影印、缩印或其他复制手段保存和ｒ编学位论文，可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。涉密论文〇本学位论文属非在年＿＿月解密后适用本规定。涉密论文封论文作者签名；游１＾日期：Ｍ－ｖＩＭ导师签名；父日期：値。３’以高质量红荧烯超薄膜的生长及其应用摘要摘要红荧烯是一种典型的有机半导体分子，其单晶迁移率较高且具有高度离域的电荷传输特性，因而在近十几来受到广泛的关注。虽然红荧烯单晶具有极高的迁移率，但是由于目前有

4、机单晶尚难以大面积、低成本制备，因此有机光电器件的活性层主要以薄膜的形式存在。故此，我们希望获得红荧烯的结晶态薄膜，从而实现这种高性能材料的器件化。红荧烯分子在气相的非平面扭曲构型的特性使其在惰性衬底（如二氧化硅、塑料）上很难形成结晶态薄膜，因此在之前的研究中人们利用在惰性衬底和红荧烯分子层之间加入晶态超薄膜诱导层或者自组装单分子层来诱导红荧烯分子形成结晶态的薄膜。然而，在这些方法的作用下形成的红荧烯结晶态薄膜在生长过程中达到某个临界厚度时需要经历一个从非晶态到结晶态的相转变过程，并且发生相转变后形成的结晶态薄膜的厚度在20nm以上；这种复杂的生长方式造成同一薄膜不

5、同区域的均匀性欠佳，不同生长批次间的重复性较差。因此，本论文研究的主要目的是：（1）研究红荧烯分子的生长行为，寻找红荧烯分子在生长初期直接形成结晶态薄膜的生长方法，获得高均一性、高可重复性的结晶态红荧烯薄膜；（2）研究利用结晶态红荧烯超薄膜作为活性层的有机电学器件的性能，主要以有机薄膜晶体管和有机薄膜传感器为主。本论文的主要工作如下：1.我们对诱导层p-6P弱外延生长红荧烯结晶态薄膜的方法进行了深入的研究。双层p-6P诱导层比单层p-6P诱导层更有利于弱外延生长红荧烯分子，双层p-6P诱导生长的红荧烯结晶态薄膜在薄膜形貌和器件性能上均体现出明显的优势。在双层p-6P

6、诱导层存在的情况下，红荧烯分子初期生长为非晶点状，当厚度增加时围绕非晶核逐渐转化为孔链状薄膜，最后经过晶畴之间的相互融合形成结晶态的台阶状薄膜。孔链状红荧烯薄膜是点状非晶态到台阶状结晶态薄膜的过渡态，红荧烯晶态薄膜的形成经历了一个相转变过程。2.我们通过引入异质核C60的方法成功地获得了结晶态的红荧烯超薄膜。在红荧烯分子初期倾向于围绕其非晶点状核进行生长的启发下，我们引入了点状异质I摘要高质量红荧烯超薄膜的生长及其应用核C60，发现红荧烯分子在生长初期围绕着C60直接形成了结晶态的薄膜。随着红荧烯薄膜厚度的增加，我们获得了不同厚度的红荧烯结晶态薄膜，且其薄膜形貌具有

7、很高的均一性和可重复性。结果表明：异质核C60触发了红荧烯分子直接形成结晶态薄膜而没有经历相转变的过程。接着，我们将异质核C60诱导的红荧烯晶态超薄膜制备成有机薄膜晶体管，并优化其器件性能。当厚度仅为3nm时，C60诱导的红荧烯薄膜晶体管就表现出了场效应性质；当厚度为10nm2时，器件场效应迁移率就达到了1.00-1.40cm/V·s，比同厚度没有C60存在的情2况（0.006-0.25cm/V·s）高出至少一个量级；在厚度大于20nm时器件迁移率2为1.70-2.80cm/V·s，与没有C60存在情况下通过相转变得到的结晶态薄膜的迁2移率（1.00-3.40c