小分子近紅外光敏有機(jī)場效應(yīng)管研究.pdf

1、近紅外光探測器在光纖通信、生物醫(yī)療及成像等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，它能將近紅外光信號轉(zhuǎn)化為電信號。憑借有機(jī)半導(dǎo)體材料良好的光吸收、柔性、易加工等優(yōu)點(diǎn)，有機(jī)近紅外光探測器得到了迅速的發(fā)展。對有機(jī)近紅外光探測器的研究主要集中在有機(jī)近紅外光敏二極管(Near-InfraredOrganic Photodiode，NIR-OPD)，而近紅外光敏有機(jī)場效應(yīng)晶體管(Near-Infrared Photosensitive Organic Field-e

2、ffect Transistor，NIR-PhOFET)很少有報道。相對于NIR-OPD，NIR-PhOFET具有更高的光響應(yīng)度和更低的噪聲。因此，NIR-PhOFET更適合作為有機(jī)近紅外光探測器。本文先研究了酞菁鉛單層NIR-PhOFET的光敏性能，通過襯底加熱和界面誘導(dǎo)提高了單層器件的光敏性能，然后設(shè)計制備了基于平面異質(zhì)結(jié)的NIR-PhOFET，進(jìn)一步提高了器件的光敏性能。
　　首先，在室溫下制備了基于酞菁鉛單層的NIR-Ph

3、OFET，其光響應(yīng)度僅為0.08mA/W。為了提高單層器件的光敏性能，制備了不同襯底溫度下OTS(十八烷基三氯硅烷)處理和未處理的酞菁鉛單層NIR-PhOFET，研究了襯底溫度對器件光敏性能的影響。研究表明襯底加熱提高了酞菁鉛單層器件的光敏性能。這是因?yàn)橐r底加熱提高了酞菁鉛薄膜中三斜相的結(jié)晶度及含量，從而提高了薄膜的近紅外光吸收效率和載流子遷移率，由此提高了器件的光敏性能。實(shí)驗(yàn)表明，未經(jīng)OTS處理器件的最優(yōu)襯底溫度約為140℃，對應(yīng)的器

4、件的光響應(yīng)度為4.9mA/W；經(jīng)OTS處理器件的最優(yōu)襯底約為100℃，對應(yīng)的光響應(yīng)度為12.0mA/W。
　　其次，制備了具有酞菁銅或并五苯誘導(dǎo)層的酞菁鉛單層NIR-PhOFET，研究了誘導(dǎo)層厚度與器件光敏性能之間的關(guān)系。研究表明通過界面誘導(dǎo)提高了酞菁鉛單層器件的光敏性能，這是因?yàn)椴迦虢缑嬲T導(dǎo)層提高了酞菁鉛薄膜中三斜相的結(jié)晶度及含量，從而提高了薄膜的近紅外光吸收效率及載流子遷移率。研究還表明誘導(dǎo)層厚度接近單分子層厚度的器件表現(xiàn)出最

5、佳的光敏性能。因?yàn)楹穸冉咏鼏畏肿訉拥恼T導(dǎo)層具有最少的晶格位錯和最高的分子有序性，因此表現(xiàn)出最好的界面誘導(dǎo)效果。結(jié)果表明，酞菁銅誘導(dǎo)層的最優(yōu)厚度約為2.5nm，對應(yīng)的器件的光響應(yīng)度為2.3A/W；而并五苯誘導(dǎo)層的最優(yōu)厚度約為2nm，對應(yīng)的光響應(yīng)度達(dá)到24A/W。
　　最后，設(shè)計制備了不同的平面異質(zhì)結(jié)NIR-PhOFET，并詳細(xì)研究了器件的光敏性能。結(jié)果表明，相對于酞菁鉛單層NIR-PhOFET，基于并五苯/PbPc、C60/PbPc