| 1 |
27 июня 2013 г.-31 декабря 2013 г. |
Высокоорганизованные функциональные фенилeн-тиофеновые молекулярные структуры для органической электроники |
| Результаты этапа: В ходе работ по проекту разработана оригинальная эффективная методика синтеза новых олиготиофенов и олигофенилентиофенов (ОФТ) с концевыми донорными и акцепторными заместителями. Впервые получены 1,3-бис[11-(5'''-гексил-2,2':5',2'':5'',2'''-кватротиофен-5-ил)ундецил]-1,1,3,3-тетраметилдисилоксан (D2-Und-4T-Hex) и (диметил){11-[4-(трифторметил)фенил]ундецил}хлорсилан (Cl-Si-Und-Ph-CF3), а также известные ранее олигофенилентиофены 5,5'-бис(4-триметилсилилфенил-1-ил)-2,2'-битиофен (TMS-PTTP-TMS) и бис[4-(трифторметил)фенил-1-ил]-2,2'-битиофен (CF3-PTTP-CF3). Методом Ленгмюра-Блоджетт были получены монослои полупроводниковых олигомеров D2-Und-4T-Hex на кремниевых подложках. По результатам исследований методами атомно-силовой и оптической микроскопии и рентгеновской дифракции показано, что монослои имеют доменную кристаллическую структуру островкового характера с доменами размером порядка 4 кв. мкм с характерной степенью заполнения более 90%, что позволило использовать данные монослои в качестве канала органических полевых транзисторов (ОПТ). Созданы образцы ОПТ на монослоях D2-Und-4T-Hex, которые продемонстрировали дырочные подвижности до 3*10-3 см2/В с, образцы ОПТ показали высокую долговременную стабильность. Установлено, что Cl-Si-Und-Ph-CF3 образует мономолекулярный самособирающийся монослой на поверхности диоксида кремния. Полученные монослои исследованы методами контактного угла, спектроэллипсометрии и атомно-силовой микроскопии. Выращены образцы монокристаллов ОФТ TMS-PTTP-TMS и СF3-PTTP-CF3 тремя растворными методами и методом парофазного физического транспорта. Методом рентгеновской дифракции установлена структура их элементарных ячеек. Показано, что все использованные методы роста позволяют получать кристаллы ОФТ с молекулярно-гладкой поверхностью на площади более чем 10х10 мкм. Проведены измерения полупроводниковых характеристик монокристаллов TMS-PTTP-TMS и СF3-PTTP-CF3 в составе ОПТ в геометрии с верхними электродами сток/исток и нижним затвором. Показано, что транзисторы на монокристаллах TMS-PTTP-TMS имеют дырочный тип проводимости, а ОПТ на кристаллах СF3-PTTP-CF3 — электронный. Подтверждена гипотеза о возможности роста ОФТ (TMS-PTTP-TMS) на самоорганизующихся монослоях, предварительно полученных из функциональных олигомеров. Получено, что на монослоях олигомера Cl-Si-Und-Ph-CF3, а также известных соединений октадецилтрихлорсилан (OTS) и гексаметилдисилозан (HMDS), можно выращивать кристаллы ОФТ методом парового физического транспорта. Продемонстрирована возможность нанесения монослойных пленок олигомеров (D2-Und-4T-Hex) методом Ленгмюра-Блоджетт на поверхность органических полупроводниковых монокристаллов (TMS-PTTP-TMS). Получены монослойные пленки 2-Und-4T-Hex на поверхности монокристалла TMS-PTTP-TMS, их структура исследована методами поляризационной и атомно-силовой микроскопии. |
| 2 |
3 июня 2014 г.-31 декабря 2014 г. |
Высокоорганизованные функциональные фенилeн-тиофеновые молекулярные структуры для органической электроники |
| Результаты этапа: В ходе работ разработана оригинальная методика синтеза хлорсилильных производных олиготиофен-фениленов (ОТФ) с концевыми триметилсилильными (TMS) и трифторметильными группами. С помощью данной методики синтезированы функциональные ОТФ с сопряженным ядром (PTTP, P-фенилен, Т-тиофен). Развиты методы получения ленгмюровских монослойных пленок на основе синтезированных олигофенилен-тиофенов и олиготиофенов на поверхности воды и их переноса на твердые подложки. Впервые получены ленгмюровские монослойные пленки из функциональных олиготиофен-фениленов с сопряженным ядром PTTP на поверхности твердых подложек. Разработан метод Ленгмюра-Шеффера для получения монослойных пленок органических полупроводниковых олигомеров. Исследованы факторы, определяющие максимальный линейный размер доменов монослоев ленгмюровских пленок. Методом Ленгмюра-Шеффера получены монослойные пленки олиготиофенового димера D2-Und-4T-Hex с размерами монокристаллических доменов до 10 мкм. Разработан ряд оригинальных методик выращивания кристаллов ОТФ непосредственно на подложках. На примере ОТФ с сопряженным ядром PTTP и концевыми триметилсилильными группами (TMS) разработаны следующие методики роста кристаллов TMS-PTTP-TMS: жидкофазные методики роста на самособирающихся монослоях из раствора и непосредственно на поверхностях диоксида кремния и ITO (метод спин-коатинга и последующего выдерживания в парах растворителя), а также парофазная методика роста на подложке, модифицированной полидиметилсилоксаном. Получены образцы молекулярно-гладких монокристаллов TMS-PTTP-TMS на различных подложках размером более 200 мкм. Проведено исследование морфологии полученных пленок методами оптической и атомно-силовой микроскопии. Продемонстрирована возможность регистрации фотолюминесценции и спектров комбинационного рассеяния от монослойных пленок полупроводниковых олигомеров, нанесенных на золотые пленки. На основе разработанных полупроводниковых органических структур созданы образцы органических полевых транзисторов. Получены результаты исследования транспортных свойств носителей заряда в данных структурах. Исследованы фундаментальные взаимосвязи между химической и надмолекулярной структурой образцов с их основными электрофизическими свойствами. |
| 3 |
1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. |
Высокоорганизованные функциональные фенилeн-тиофеновые молекулярные структуры для органической электроники |
| Результаты этапа: Разработаны методики синтеза дисилоксановых димеров олиготиофен-фениленов со специальными концевыми группами. Получены образцы димеров, которые охарактеризованы соответствующим комплексом физико-химических методов. Разработаны методы получения ленгмюровских монослойных пленок на основе синтезированных олигомеров на поверхности воды и методы их переноса на твердые подложки. Исследованы основные структурные и оптические свойства полученных пленок, в т.ч. методами атомно-силовой микроскопии, рентгеновской рефлектометрии и дифрактометрии при скользящих углах падения, спектроскопии комбинационного рассеяния. Выращены наиболее перспективные гетероструктуры на основе тиофен-фениленовых и тиофеновых олигомеров, разработанных в ходе проекта. Разработана методика усиленного зондом комбинационного рассеяния (TERS, Tip-Enhanced Raman Scattering) для диагностики монослойных полупроводниковых пленок, полученных в ходе проекта. Получены карты сигналов TERS монослойных пленок, изучены их корреляции со структурными особенностями пленок. Исследованы наиболее перспективные тиофен-фениленовые и тиофеновые структуры в составе органических полевых транзисторов (ОПТ) с различной архитектурой. Изучены электрофизические свойства разработанных ОПТ и получены их основные параметры. Сопоставлены архитектуры ОПТ с верхним и нижним затвором, с различными подзатворными диэлектриками (парилен, диоксид кремния) и подложками (гибкая, жесткая), с печатными и вакуумно-нанесенными электродами с целью достижения максимальной эффективности ОПТ. |
