高分子有机场效应晶体管中退火引起的自组织微观结构变化的研究  

Study of crystalline structure change of annealing-induced self-organization in polymer field-effect transistors

作　　者：田雪雁[1] 赵谡玲[1] 徐征[1] 姚江峰 张福俊[1] 贾全杰[3] 陈雨[3] 龚伟[1] 樊星[1] 

机构地区：[1]北京交通大学光电子技术研究所北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京100044 [2]北京北旭电子玻璃有限公司,北京100016 [3]中国科学院高能物理研究所,北京100049

出　　处：《物理学报》2011年第5期649-654,共6页Acta Physica Sinica

基　　金：国家自然科学基金(批准号:60978060;10974013;10804006;10774013);教育部博士点基金(批准号:20090009110027;20070004024);博士点新教师基金(批准号:20070004031);北京市科技新星计划(批准号:2007A024);北京市自然科学基金(批准号:1102028);国家杰出青年科学基金(批准号:60825407);北京市科委(批准号:Z090803044009001);973项目(批准号:2010CB327705)资助的课题~~

摘　　要：为了进一步洞悉高分子薄膜自组织机理和高分子有机场效应晶体管(OFET)载流子迁移率之间的直接关联性,本工作采用先进的同步辐射掠入射X射线衍射(GIXRD)技术,研究了高分子OFET中高分子半导体高度区域规则的聚(3-己基噻吩)(RR-P3HT)工作层薄膜,由不同退火温度所导致的薄膜自组织微观结构的变化.GIXRD测试实验结果显示了,对于不同高分子薄膜制备方法(旋涂法及滴膜法)及不同溶液浓度(RR-P3HT溶液浓度为2.5mg/ml及3.5mg/ml)制备的RR-P3HT有机半导体工作层,在氮气气氛下,经过150℃热退火后,形成的噻吩环面垂直于基底,π-π堆积方向平行于衬底二维微晶粒薄片结构较多,微晶粒薄片的晶粒结构较好,有利于载流子的传输.GIXRD测试实验结果也验证了,一个合适的退火处理,将更有利于这个自组织过程中"edge-on"的微晶粒薄片结构的形成,结果将导致高分子OFET中场效应迁移率的提高.With the aim of understanding the relationships between polymer self-organization and charge carrier mobility of polymer organic field-effect transistor（OFET）,we investigate crystalline microstructure change of annealing-induced selforganization of regioregular poly（3-hexylthiophene）（RR-P3HT） active thin layer in polymer OFET by synchrotron radiation grazing incident X-ray diffraction（GIXRD）.The crystalline microstructures of RR-P3HT thin film with different preparation methods（spin-coating and drop-casting） and different concentrations（2.5 mg /ml and 3.5 mg /ml） at various annealing temperatures are studied.These results present that,the crystalline structures of RR-P3HT active layers annealed at 150 ℃ are better and enhanced to charge transport,which tend to pack form the thiophene rings are perpendicular and the π-π interchain stacking parallel to the substrate.Furthermore,we find that an appropriate annealing temperature can facilitate the crystal structure of edge-on form,resulting in field-effect mobility enhancement of polymer OFET.

关 键 词：高分子有机场效应晶体管 同步辐射掠入射X射线衍射 自组织 退火 

分 类 号：TN386[电子电信—物理电子学]