有机薄膜异质结外延界面的构筑及薄膜晶体管性能的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21403016
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0201.基础理论与表征方法
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The remarkable progress of organic semiconductor has recently been obtained and hole field effect mobility has been up to 40 cm2/Vs as measured from single crystal transistors, indicating a bright future for numerous electronic applications. However, it has been found difficult to form high-mobility thin films in view of their use as semiconductor layers in high integrated organic devices because of the poor crystallinity and the presence of disorder. Heteroexpitaxy is of great potential in controlling molecular ordering of organic semiconductors and fabricating highly ordered and aligned structures for organic thin films. . In this project, highly ordered and crystalline organic thin film heterostructures were grown on silicon nitride insulating substrates by organic epitaxy, which was combined with a novel off-centre spin-coating and double-material spin-coating method for controlling formation of molecular flat surfaces. And the fine-tuned morphology and epitaxial interface will be constructed to achieve high-quality organic thin film transistors (OTFTs) having few defects and grain boundaries. Firstly, the surface of silicon nitride insulator will be treated with organic molecules as modification layer in order to form micron-sized crystallites and relatively flat surface. Secondly, the highly oriented and crystalline thin films will be fabricated as template layer by vacuum vapor evaporation for the epitaxial interface. The symmetry and corrugation of organic template layer will be studied to induce the crystallization of the active layer. And the organic active layer will be deposited on the template layer, taking advantage of organic epitaxy. A detailed analysis of the heteroepitaxial interface in terms of adhesion energy, molecular arrangement, degree of crystallinity and order of the active layer will be presented. The epitaxial relationship between organic semiconductor overlayer and the layer underneath the driving forced leads to organic epitaxy. The microscopic approach based on force-field calculation of the interfacial energy gives insights into the mechanisms and the requisites for obtaining crystalline on the template layer and the growth mode in other epitaxial systems.. Furthermore, the project will investigate the preparation methods of epitaxial interfaces manipulation in organic thin film heterostructures and the comprehensive properties, explore the thin film microstructure and interfacial properties for high-performance OTFTs, compare the influence of the various template layer on epitaxial interfacial properties, clarify the effect of the template layer on electronic properties and reliability of OTFTs, and establish the relationship between structure and properties. Therefore, this project will favor to prepare excellent organic thin film transistors and provide theoretical fundament for the further application and development of organic electronics.
有机半导体近年取得显著进展,单晶迁移率超过40 cm2/Vs。但形成有机薄膜时结晶性差、迁移率低,难以应用到高集成薄膜晶体管中。异质外延是构筑有序排列、均匀、稳定有机薄膜有效手段。本课题将以有机异质外延,结合特殊旋涂技术,在氮化硅绝缘层上构筑高有序、高结晶外延界面,解决高单晶迁移率和低薄膜结晶性的矛盾,实现高性能有机薄膜晶体管。首先采用偏心旋涂及两种材料同时旋涂技术,在氮化硅表面上实现微晶尺寸、相对平整修饰层。其次真空气相沉积有机诱导层,调整蒸镀速率、衬底温度,控制分子排列及流动行为,研究改善薄膜结晶性、均匀性方法及原理。然后,外延生长有机薄膜,调控结晶度和薄膜微结构,构筑多晶形态外延界面。最后探索薄膜微结构与界面性能、电性能和稳定性的关系,获得高性能有机薄膜晶体管。对比研究修饰层、诱导层对外延界面性能的影响,建立结构与性能关系模型,研究载流子传输机制,为有机薄膜晶体管的应用提供科学依据。

结项摘要

有机薄膜是众多有机半导体器件的基础,近年发展迅速。有机薄膜的结晶性差、有序度低,难以应用到高集成有机半导体器件中。异质外延是构筑有序排列、均匀的有机薄膜的有效手段,但有机薄膜的生长过程及调控机制仍不清晰。本项目通过有机异质外延及旋涂技术,在绝缘层上构筑高有序、高结晶的外延界面,调控有机分子排列及流动行为,研究外延界面层和有机半导体层的生长关系,获得薄膜微结构与性能的关系模型,为有机薄膜的生长提供实验依据和理论指导。基于外延界面诱导生长的方法获得了高响应度和低回复时间的有机薄膜晶体管气体传感器。本项目按照研究计划执行,完成任务书中全部研究计划和目标。取得的主要成果如下:.1) 采用四噻吩为诱导层,利用蒸镀方法,调控蒸镀速率、衬底温度,研究四噻吩诱导层的形貌性能和晶体结构,对比研究六联苯诱导层,获得高有序、结晶性的诱导层薄膜,提供了构筑有机薄膜异质结外延界面的制备方法。.2) 采用异质诱导层上外延生长方法,研究不同诱导层上红荧烯薄膜的表面形貌和晶体结构,与直接生长在绝缘层上的红荧烯薄膜对比,在诱导层上获得高有序、多晶结构的红荧烯薄膜,建立诱导生长的薄膜表面形貌与界面性能的关系模型。.3) 采用旋涂方法制备绝缘层的聚合物修饰层,调控聚合物层的溶液浓度和双层薄膜的退火温度,获得高结晶性的红荧烯薄膜,建立聚合物修饰层上红荧烯晶体的生长机制模型。.4) 采用双异质诱导层制备红荧烯薄膜,研究衬底温度对红荧烯薄膜形貌的影响。研究不同生长速率的诱导层对有机薄膜晶体管的气体传感器性能的影响,获得了高响应度和低回复时间的NO2传感器,为有机薄膜晶体管的应用提供科学依据。.在本项目的资助下,在国内外重要期刊共发表学术论文12篇,其中SCI论文5篇,EI论文4篇,中文核心期刊论文3篇。已授权发明专利6项,申请中的发明专利6项。培养硕士研究生11名。圆满地完成了项目书中的预期研究成果。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(12)
适合产业化的显示屏化学减薄工艺的研究
  • DOI:
    10.3788/yjyxs20163101.0000
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    液晶与显示
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李世宁;邹凤君;王丽娟;何维威;闫闯;黄普林;孙洋;孙丽晶
  • 通讯作者:
    孙丽晶
Construction of high performance CH3NH3PbI3-based solar cells by hot-casting technique
热铸技术构建高性能CH3NH3PbI3基太阳能电池
  • DOI:
    10.1016/j.solmat.2017.01.009
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Solar Energy Materials and Solar Cells
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Shiwei Wang;Lijuan Wang;Long Zhang;Lei Chang;Le Wang;Junling Wang
  • 通讯作者:
    Junling Wang
Mechanism of rubrene thin film growth using α-quaterthiophene inducing layer at low temperature
α-四噻吩诱导层低温生长红荧烯薄膜的机理
  • DOI:
    10.1016/j.tsf.2016.11.048
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Thin Solid Films
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Lijuan Wang;Chuang Yan;Liang Zhang;Yang Sun;Li Yin;Lijing Sun;Hao Du;Xiaofeng Song;Jidong Zhang;Junliang Yang
  • 通讯作者:
    Junliang Yang
掺杂石墨烯量子点对P3HT:PCBM太阳能电池性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    发光学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹凤君;范思大;谢强;孙洋;孙丽晶;李占国;王丽娟
  • 通讯作者:
    王丽娟
溶液法制备PVP为界面修饰层的红荧烯结晶性薄膜的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    发光学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李占国;张沛沛;张梁;孙洋;尹丽;孙丽晶;王丽娟
  • 通讯作者:
    王丽娟

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其他文献

漂烫对宽皮橘去皮性能及橘皮微观结构影响的研究
  • DOI:
    10.13982/j.mfst.1673-9078.2017.5.029
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    现代食品科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丽娟;刘东红
  • 通讯作者:
    刘东红
农户生产决策视角下我国粮食生产格局变化机制
  • DOI:
    10.15957/j.cnki.jjdl.2016.07.018
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    经济地理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈秧分;王国刚;王丽娟
  • 通讯作者:
    王丽娟
~多学科优化在后背门改进设计中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    机械科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘豪;王丽娟;陈宗渝;杜莉
  • 通讯作者:
    杜莉
水泥混凝土路面板早龄期翘曲行为数值分析研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丽娟;胡昌斌;曾宇鑫
  • 通讯作者:
    曾宇鑫
高蛋白食品加工模拟体系中晚期糖基化末端产物的形成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国食品学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    房红娟;王丽娟;张双凤;刘荟萃;李巨秀
  • 通讯作者:
    李巨秀

其他文献

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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