研究目的
通过将偶氮苯基团引入侧链,开发一种新型光响应共轭聚合物设计策略,以实现具有高耐光疲劳性的快速可逆光调谐场效应晶体管。
研究成果
该研究成功展示了一种通过偶氮苯共价连接侧链来制备光响应半导体的新策略,实现了场效应晶体管特性的快速可逆光学调控并具有高抗疲劳性。该方法避免了混合体系中相分离等问题,为多功能光电器件提供了可能。
研究不足
该研究仅限于一种特定聚合物(PDAZO),可能无法推广至其他体系。偶氮苯基团在数天内表现出缓慢的暗逆转现象,这可能影响长期稳定性。器件性能可能受薄膜形貌和加工条件的影响。
1:实验设计与方法选择:
本研究设计并合成了侧链含偶氮苯基团的共轭聚合物(PDAZO),旨在实现快速光异构化并调控电荷传输特性。研究方法包括Stille聚合反应、紫外-可见光谱、核磁共振、循环伏安法、热重分析、原子力显微镜以及场效应晶体管(FET)的制备与表征。
2:样本选择与数据来源:
合成了PDAZO聚合物并进行表征,在OTS修饰的SiO2/Si基底上制备薄膜。数据来源于光谱测量、器件测试及理论计算。
3:实验设备与材料清单:
用于薄膜制备的旋涂仪、紫外及可见光源(365 nm和470 nm,指定功率密度)、原子力显微镜、凝胶渗透色谱仪、热重分析仪、循环伏安仪、FET测试装置、用于结构分析的掠入射广角X射线散射(GIWAXS)。
4:实验流程与操作步骤:
合成并表征PDAZO,通过旋涂法制备薄膜并进行热退火处理。采用底栅/底接触结构制备FET器件,器件经紫外和可见光辐照后测量电学特性(转移曲线、漏源电流)的辐照前后变化,进行可逆循环测试,并利用GIWAXS研究结构变化。
5:数据分析方法:
采用标准技术从转移曲线计算迁移率、从紫外-可见光谱分析吸收强度变化、从GIWAXS图谱进行结构分析。通过理论计算模拟偶极矩变化。
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获取完整内容-
UV light source
365 nm
Used for UV irradiation to induce trans to cis isomerization of azobenzene groups
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Visible light source
470 nm
Used for visible light irradiation to induce cis to trans isomerization of azobenzene groups
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Spin coater
Used to prepare thin films of PDAZO on substrates
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Atomic force microscope
Used to image the morphology of thin films
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Gel permeation chromatography
Used to measure molecular weight of PDAZO
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Thermogravimetric analyzer
Used to assess thermal stability of PDAZO
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Cyclic voltammeter
Used to estimate HOMO and LUMO energy levels of PDAZO
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GIWAXS
Used for grazing-incidence wide-angle X-ray scattering to study thin film structure
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FET test setup
Used to measure electrical characteristics of field-effect transistors
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