苝酰亞胺類材料的的結(jié)晶性能與表征【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述高分子材料與工程苝酰亞胺類材料的的結(jié)晶性能與表征隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，以光子為信息和能量載體的光電器件如發(fā)光器件，光信息存儲(chǔ)與顯示器件、太陽(yáng)能電池等己走進(jìn)人類的生活中，并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，成為我們生活中不可或缺的組成部分，因而，有機(jī)半導(dǎo)體材料的研究也成為了科學(xué)家們關(guān)注的領(lǐng)域之一。美國(guó)BM公司曾推出了采用新的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物（PVK-TNF）有機(jī)光導(dǎo)（OPC）材料的靜電復(fù)印技術(shù)。這種有機(jī)光導(dǎo)材料在靜電照相技術(shù)中可多次重復(fù)使用，表現(xiàn)出具有高電位承受能力和低暗衰速率的特性，它在自光區(qū)具有全色感光性能，可與無(wú)定形Si相媲美，從而開(kāi)創(chuàng)

2、了有機(jī)光導(dǎo)材料廣泛應(yīng)用和發(fā)展的新局面。有機(jī)光電導(dǎo)材料酞菁-金屬配合物具有成膜性好，成型加工容易等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于激光打印中，作為制備感光鼓的材料。周金渭、王艷喬曾對(duì)激光打印光電導(dǎo)鼓的有機(jī)光電材料酞菁-金屬配合物進(jìn)行了研究，并取得了重要成果。近幾年來(lái)，高遷移率有機(jī)半導(dǎo)體材料的研究與應(yīng)用取得了巨大進(jìn)步，但仍有很多問(wèn)題有待解決，主要表現(xiàn)在：目前研究和應(yīng)用的大部分是p型材料，而p型材料的電子親和勢(shì)較低，使得傳輸空穴的能力往往強(qiáng)于傳輸電子的能力，這在光電器件中的應(yīng)用是不利的，要想提高發(fā)光效率需加入n型電子傳輸層（ETL）。然而，對(duì)于n型材料的研究目前還處于比較初

3、步的階段，相關(guān)的研究報(bào)道不多，在制備上存在一定的困難，空氣中穩(wěn)定的高性能n型材料仍然缺乏。因而，在分子器件的研究和應(yīng)用上，設(shè)計(jì)合成具有高遷移率、高有序性、高穩(wěn)定性和優(yōu)異的加工性的n型有機(jī)半導(dǎo)體材料具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。目前，在n型有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備上，合成具有連續(xù)π共軛體系和強(qiáng)吸電子基團(tuán)的有機(jī)大分子是其主要的設(shè)計(jì)研究原則。苝酰亞胺是一類典型的有機(jī)n型材料，具有耐光、耐熱、廉價(jià)易得的優(yōu)點(diǎn)，是一類性能特異的分子電子學(xué)材料，具有廣泛的應(yīng)用潛力，成為人們研究的熱點(diǎn)。但是，苝酰亞胺是難熔難溶的，只能通過(guò)真空蒸鍍才能得到有序薄膜。而且，由于苝酰亞胺的HOMO和

4、LUMO能級(jí)不是非常低，器件制備過(guò)程中引入的和周圍環(huán)境中的氧氣，將成為電子傳輸過(guò)程中的陷阱，甚至?xí)趸p酰亞胺，這會(huì)影響器件的性能和壽命。因此，通過(guò)分子設(shè)計(jì)和材料設(shè)計(jì)來(lái)改善其性能仍需進(jìn)一步的研究。3施敏敏等人將強(qiáng)吸電子性的五氟代苯基引入到苝酰亞胺分子上，得到了一種具有較高溶解性和良好空氣穩(wěn)定性的有機(jī)n型材料，N,N’-二（五氟代苯基）-3,4,9,10-苝四羧基二酰亞胺（DFPP），采用溶液旋涂法來(lái)制備有機(jī)晶體管，在相同條件下DFPP的電子遷移率是未氟代酰亞胺真空蒸鍍薄膜的3.4倍。黃驥曾研究在苝酰亞胺分子上引入了三氟甲基，得到的化合物F-PTCDI與

5、未氟代的化合物PTCDI相比，其溶劑性能得到很大的提高。這主要是由于氟原子具有特殊大的極性，當(dāng)氟原子取代了苯環(huán)上的氫原子后，使分子的表面張力明顯減小，因此非常容易分散在溶劑中，這對(duì)材料的研究和器件的制備是十分有利的。眾多研究表明，在苝酰亞胺分子上引入帶有強(qiáng)電負(fù)性的氟，改變了苝酰亞胺的極性，從而引起了溶解度的巨大變化。良好的溶解性對(duì)器件的制備非常有利。同時(shí)，氟原子的引入使材料的LUMO能級(jí)下降，而器件穩(wěn)定性提高的程度與LUMO下降的程度是一致的。此外，分子間存在的C-F…H作用會(huì)使分子堆積更致密，能有效阻止空氣中水和氧的滲入，因而器件的空氣穩(wěn)定性得到提高

6、。這些發(fā)現(xiàn)，以及有機(jī)含氟光電材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，很好的說(shuō)明了氟代是改變性能的一種比較好的途徑，開(kāi)發(fā)高遷移率且穩(wěn)定的氟代有機(jī)半導(dǎo)體材料已成為一個(gè)全新的研究領(lǐng)域。在高性能有機(jī)半導(dǎo)體材料的研究方面，設(shè)計(jì)出較好的分子結(jié)構(gòu)固然重要，但是探索這些材料的結(jié)晶性能，進(jìn)而研究如何制備較好的晶體結(jié)構(gòu)也是非常重要的，這是因?yàn)槠骷男阅芎脡脑诤艽蟪潭壬吓c材料的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。楊聯(lián)明等人采用兩種苝酰二亞胺顏料進(jìn)行了晶型調(diào)節(jié)的探索，并對(duì)不同的晶型進(jìn)行了表征。研究發(fā)現(xiàn)，不同極性的溶劑處理得到的晶型在圖譜上呈現(xiàn)不同的特征。X射線粉末衍射圖中，極性有機(jī)溶劑中得到的晶型其2θ角值在20-30

7、度范圍內(nèi)出現(xiàn)較強(qiáng)的衍射峰，因而光電靈敏度增強(qiáng)。UV-可見(jiàn)吸收光譜中，極性有機(jī)溶劑中得到的晶型的吸收波長(zhǎng)的紅移和吸收強(qiáng)度增強(qiáng)，有利于光生電荷產(chǎn)生效率，使器件的靈敏度提高。Ackermann等研究了四聚噻吩和α,ω-二己烷基四聚噻吩有機(jī)薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能，發(fā)現(xiàn)這兩種有機(jī)物均為p型有機(jī)半導(dǎo)體材料，隨襯底溫度升高，載流子場(chǎng)效應(yīng)遷移率增加，其原因在于溫度升高薄膜結(jié)晶性增強(qiáng)，晶粒增大，晶界減少，載流子運(yùn)輸所受阻力減少，從而使得遷移率增加。Stingelin-Stutzmann等人將紅熒烯、超高相對(duì)分子質(zhì)量聚苯乙烯和二苯蒽以一定的比例溶解在甲苯中，通過(guò)對(duì)溶液旋涂

8、制備的玻璃態(tài)薄膜進(jìn)行熱處理，獲得了高質(zhì)量的紅熒烯多晶薄膜，從而制備了μh達(dá)0.7cm2V-1s