臺灣博碩士論文加值系統

本研究分別設計出兩系列以噻吩為主體的共軛高分子並應用於有機薄膜電晶體（OTFT）。在第一部分中，以噻吩并噻吩（thieno[3,2-b]thiophene，TT）為中心，並且用一個碳原子將之與兩旁的噻吩以共價鍵連結在同一平面上，形成帶有助溶基團的六環平面梯狀分子，將此單體與不同環數與剛硬程度的thiophene（T）、thienothiophene（TT）、bithiophene（2T）共聚，成功合成出交錯型共軛高分子PTTDT-T、PTTDT-TT及PTTDT-2T並應用於OTFT，得到載子遷移率分別為1.52×10-3、1.62×10-3及2.83 × 10-3 cm2 V-1 s-1。
而在第二部份研究中，我們設計出三個以噻吩乙烯基噻吩（TVT）為主體的單體，並與一缺電子基團4,7-dithiophenyl-5,6-difluoro -1,2,3-benzothiadiazole（DTFBT）做共聚， 得到另一系列碳鏈位置與型態不同的交錯型共軛高分子PT4VFBT-2od1、 PT4VFBT-4d 和PT4VFBT-2od2，此系列高分子有較佳的結晶性與較小的堆疊距離，因此在有機薄膜電晶體有較好的表現，PT4VFBT-2od1、 PT4VFBT-4d 和PT4VFBT-2od2的載子遷移率分別為2.4 × 10-1、4.3 × 10-1及3.7 × 10-2 cm2s-1V-1。

In this study, two series of conjugated polymers were synthesized for the application of organic thin film transistor（OTFT）. For the first series, a hexacylic ladder monomer（TTDT） consisting of two thiophenes and a thieno[3,2-b]thiophene ring was synthesized. The TTDT monomer was copolymerized with thiophene（T）, thieno[3,2-b]thiophene（TT）, bithiophene（2T）to form the alternating copolymers PTTDT-T, PTTDT-TT and PTTDT-2T. The OTFT devices based on PTTDT-T, PTTDT-TT and PTTDT-2T show the mobilities of 1.52×10-3, 1.62×10-3, 2.83×10-3 cm2s-1V-1 respectively.
For the second series, we design a monomer with [2-(Thiophen-2-yl)vinyl] thiophene（TVT） unit. The monomer was copolymerized with 5,6-difluro-4,7-dithiophenyl-2,1,3-benzothiadiazole（DTFBT） unit to form three copolymers PT4VFBT-2od1, PT4VFBT-4d and PT4VFBT-2od2 with different alkyl side chains. The OTFT devices based on PT4VFBT-2od1, PT4VFBT-4d and PT4VFBT-2od2 show the mobilities of 2.4 × 10-1, 4.3 × 10-1, 3.7 × 10-2 cm2s-1V-1 respectively.  

目錄
摘要 i
Abstract iii
謝誌 iv
目錄 viii
合成目錄 x
表目錄 xi
圖目錄 xii
附圖目錄 xv
第一章 緒論 1
1-1 薄膜電晶體導論 1
1-2 半導體的基本原理 4
1-2.1 無機矽半導體電荷傳導機制 6
1-2.2 有機半導體電荷傳導機制 9
1-3 電晶體操作原理與元件結構 11
1-4 電晶體的參數與計算 18
1-5 有機半導體材料介紹 21
1-6 研究動機 23
第二章 實驗部分 28
2-1 試藥 28
2-2 測試方法 28
2-2.1 核磁共振光譜儀 （Nuclear Magnetic Resonance，NMR） 28
2-2.2 微差掃描卡計（Differential Scanning Calorimeter，DSC） 29
2-2.3 熱重分析儀（Thermal Gravimetric Analyzer，TGA） 29
2-2.4 凝膠滲透層析儀（Gel Permeation Chromatography，GPC） 29
2-2.5 紫外線與可見光光譜儀（UV-vis Spectrophotometer） 30
2-2.6 循環伏安計量儀（Cyclic Voltammetry，CV） 30
2-2.7 臨場X射線粉末繞射儀（In-Situ X-ray Powder Diffraction） 31
2-2.8 半導體參數分析儀（Agilent 4156C and B1500A） 31
2-2.9 有機薄膜電晶體元件結構 32
2-2.10 有機薄膜電晶體元件製作流程 33
2-3 第一系列單體之合成 34
2-4 第一系列共軛高分子之合成 38
2-5 第二系列單體之合成 43
2-6 第二系列共軛高分子之合成 54
第三章 結果與討論 58
3-1 第一系列單體之分子設計與合成 58
3-2 第一系列聚合物之分子量鑑定 59
3-3 第一系列聚合物之熱性質分析 60
3-4 第一系列聚合物之光學性質分析 62
3-5 第一系列聚合物之電化學性質分析 64
3-6 第一系列聚合物之X-ray diffraction分析 65
3-7 第一系列聚合物之有機薄膜電晶體元件表現 67
3-8 第二系列單體之分子設計與合成 72
3-9 第二系列聚合物之熱性質分析 73
3-10 第二系列聚合物之光學性質分析 75
3-11 第二系列聚合物之電化學性質分析 77
3-12 第二系列聚合物之X-ray diffraction分析 79
3-13 第二系列聚合物之有機薄膜電晶體元件表現 81
第四章 結論 85
第五章 參考文獻 89
附圖 94

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