论文总字数：15337字

摘 要

有机场效应晶体管 (Organic field effect transistors, OFETs) 由于其成本低，灵活性高，易于处理而受到国内外学术机构和行业的广泛关注。 近几十年来，场效应晶体管的研究取得了长足的进步。然而，整体性能水平仍然低于相应的非晶硅器件。无机半导体以强的共价键相结合，而有机半导体以弱的分子间作用力相结合，例如范德华力 (Van der Waals)、S…S、π-π、C-H 等作用力。分子模式的这种组合可能是导致场效应性能差别的重要因素。

本文主要探讨研究共轭主链中噻吩单元个数对材料性能的控制，采用有机合成的方法分为三个步骤制备所需的单个噻吩，联二噻吩和联三噻吩的聚合物，并对其每一步进行表征测试。通过对测试数据的处理和总结得出不同噻吩个数的聚合物稳定性的差异，从而有效的控制有机场效应晶体管的性能，对制备新材料用一定的参考意义。

关键词：OFET；噻吩个数；聚合物；表征；稳定性

Abstract

Organic field effect transistors (OFETs) are widely concerned by academic institutions and industries at home and abroad because of their low cost, high flexibility and easy handling. In recent decades, field-effect transistor research has made great progress. However, the overall performance level is still lower than the corresponding amorphous silicon devices. Inorganic semiconductors are combined with strong covalent bonds, while organic semiconductors are combined with weak intermolecular forces such as Van der Waals, S ... S, π-π, C-H and so on. This combination of molecular patterns may be an important factor in the difference in field performance performance.

In this paper, we mainly study the control of the number of thiophene units in the conjugated backbone, and use the organic synthesis method to prepare the polymers of the single thiophene, two thiophenes and three thiophenes in three steps. Each step is subjected to characterization tests. Through the treatment of the test data and summarize the difference of the stability of the polymer with different thiophene number, the effective control of the performance of the organic field effect transistor is helpful for the preparation of new materials.

Key words: OFET; thiophene number; polymer; characterization; stability

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 课题背景 1

1.2 有机场效应晶体管的发展概况 1

1.3 有机场效应晶体管的应用前景 2

1.3.1大规模集成电路 2

1.3.2有源驱动显示 2

1.3.3传感器 2

1.3.4有机激光 2

1.3.5超导材料制备 3

1.4本课题的主要工作及其创新性 3

第二章 异靛与N-(2-乙基己基)异靛的合成与表征 4

2.1 异靛的合成与表征 4

2.1.1 合成路线 4

2.1.2 表征 5

2.2 N-(2-乙基己基)异靛的合成与表征 7

2.2.1 合成路线 7

2.2.2 表征 9

第三章 聚合物的合成与表征 12

3.1 P1的合成与表征 12

3.1.1 P1的合成路线 12

3.1.2 P1的表征 13

3.2 P2的合成与表征 15

3.2.1 合成路线 15

3.2.2 表征 16

3.3 P3的合成与表征 18

3.3.1 合成路线 18

3.3.2 表征 19

第四章 结果与讨论 21

4.1 UV结果与讨论 21

4.2 TGA结果与讨论 21

4.3 DSC结果与讨论 21

第五章 结束语 22

致 谢 24

参考文献 25

第一章 引 言

1.1 课题背景

场效应晶体管(FET)是一种利用电场控制固体材料电导率的有源器件。该理论由 Lilienfeld在1930年提出，但直到1960年第一个硅基场效应管才被制备出来。由于场效应晶体管具有热稳定性、重量轻、体积小、节能等优点，受到了广泛的关注。大面积器件的制造存在许多问题，目前已接近小型化的自然极限，价格昂贵。因此，很自然地考虑使用有机材料作为场效应晶体管的活性材料。

在1970年时有了使用有机材料作为FET的活性材料的设想，直到80年代末才制造出第一个有机场效应管(OFET，organic field-effect transistors) 。^[1]经过十多年的发展和努力，对于场效应管的研究取得了长足的发展和显著的成就，但是缺乏性能的场效应管也与无机场效应管有着差距。然而，有机场效应管一直受到世界各国研究者的关注。因为有机场效应管具有许多优点：有机场效应管器件可作为一个大的区域，如LCD显示驱动、智能卡等，与无机场效应管相比，由于晶体的大小限制了大部分的非晶硅和多晶硅，然而，在制备过程中所需的高温使它不能形成在聚合物衬底上。然而，有很多有机薄膜形成技术，它可以制作许多更小的设备，有机物更易于制备，研究人员可以通过化学修饰的方法对有机分子进行修饰，从而更方便地调节和控制场效应管的性能；有机场效应管的制备比无机场效应管简单，可以非常有效的节约成本；在电子和电气领域，有机材料已被用作绝缘材料，但后来发现了有机半导体的导电特性，并且随着电子电气技术研究材料的迅速发展。

1.2 有机场效应晶体管的发展概况

自1986年以来，Tsumura等人已经使用聚噻吩作为有源层，并首次提出了场效应晶体管。 经过近三十年的发展，场效应晶体管（OFET）领域取得了长足的进步。^[1]以下从三个方面综述了场效应晶体管材料及其载流子迁移率：

第一,大量的现有有机半导体材料和新型合成材料被广泛应用于场效应晶体管作为有源层，为今后的发展奠定了坚实的基础。随着半导体材料的不断发展，有机半导体材料的种类也越来越复杂，包括有机小分子，聚合物，低聚物，杂化材料和金属络合物等。

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