1. 研究目的与意义（文献综述）

有机场效应晶体管（ofet）是一种具有开关特性的电子器件，具有柔性、质轻、低成本等特点，是研究有机半导体载流子传输特性的重要载体，在射频标签、柔性显示和存储等方面具有广阔的应用前景。

有机场效应晶体管的工作原理如下，在零栅压下有机半导体层由于载流子密度很低，所以整个晶体管处于关闭状态。当在栅极施加栅压（v_g）时，在绝缘层和有机半导体层的界面处会被诱导出大量的载流子，即形成导电沟道，有机半导体层的导电性会有很大程度的提高，晶体管处于开态。衡量ofet器件性能的参数通常有迁移率μ、开关比i_on/i_off及阈值电压v_th等。

有机场效应晶体管（ofet）有四种典型结构：（1）底栅顶接触；（2）底栅底接触；（3）顶栅顶接触；（4）顶栅底接触。根据不同材料的特性，选择不同的电极和栅极分布结构，在制备n型双极性ofet时会采用顶栅结构保护有机半导体层不受水氧的影响。有机场效应晶体管是由半导体层、源漏电极、绝缘层、栅极几部分组成。其中半导体层一般为有机半导体薄膜（thin film）或有机单晶（singlecrystal）。根据不同材料可以采用多种不同方法制备，有机单晶可以采用气相法和溶液法制备，有机半导体薄膜为有机小分子材料和有机聚合物材料，可以通过真空蒸镀、甩膜、滴膜和打印等方法制备；绝缘材料必须具有良好的介电性能，包括无机绝缘材料（如二氧化硅、氮化硅）、有机绝缘材料以及有机无机复合介电材料，制备方法可以是等离子体增强的化学气相沉积、热氧化或甩膜等。栅极和源漏电极，是由具有低电阻的导电材料构成，包括金、银、铝、铜等各种金属及合金材料以及金属氧化物（如氧化铟锡）导电材料，沉积方法可以是真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积等各种沉积方法。本实验所制备的有机场效应晶体管（ofet）的栅极为重掺杂的n型硅，介电层为二氧化硅，半导体层为旋涂法制备的半导体薄膜，源漏电极为用真空蒸镀法蒸镀的金、铬复合电极。

气体传感器是ofet功能应用研究的重要方向之一，相对于传统无机半导体，有机半导体作为π共轭体系，容易与外界物质发生共价键弱相互作用。从而实现化学、生物物质以及物理参数的传感。目前广泛研究的分析物之一是氨气，它是大气中的主要挥发性化合物，也是空气中微粒物质的成因之一。大气中的气态氨通常是由农业活动、制造厂、车辆排放物和土壤和海洋的挥发物产生的。除此之外，为了人们的健康，必须监测呼吸中氨的浓度水平，因为氨被认为是阿茨海默症的一种致病因素。现在已经开发了各种基于有机材料的氨气传感器。而有机场效应传感器通过氨分子与有机半导体层特定官能团的作用以实现检测的效果，具有高灵敏度，高选择性的特点。本实验中我们将选取n型有机小分子半导体tttcn作为研究对象，制备n型有机场效应晶体管，测试其ofet器件性能以及氨气传感性能。同时设计不同退火处理条件，对薄膜形貌进行优化，改善传感性能。通过使用原子力显微镜（afm）和扫描电子显微镜（sem）对薄膜形貌进行表征，探索分析气体传感的内在机理，分析薄膜形貌对其造成的影响。

2. 研究的基本内容与方案

一、基于ttt-cn材料的ofet制备

（一）基底清洗

1. 硅片的切割，实验所用硅片尺寸为3.0cm(l)、1.2cm(w)。

3. 研究计划与安排

第一周至第四周 查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需条件。确定方案，完成开题报告；

第五周至第六周 学习理论知识和实验仪器操作方法；

第七周至第十三周 按照规定方案制备气体传感器件，完成各项性能测试及仪器表征，并探究提高气体传感器性能的方法；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 臧亚萍,狄重安,朱道本.有机场效应晶体管传感器研究进展[J].中国科学:化学,2016,46(10):1023-1038.
[2] Lu, C. F.; Shih, C. W.; Chen, C. A.; Chin, A.; Su, W. F., Tuning the Morphology of Isoindigo Donor–Acceptor Polymer Film for High Sensitivity Ammonia Sensor. Adv. Funct. Mater. 2018,28 (40), 1803145.
[3] Congcong, Z.; Penglei, C.; Wenping, H., Organic field-effect transistor-based gas sensors. Chem. Soc. Rev. 2015, 44 (8), 2087-2107.
[4] Luisa, T.; Maria, M.; Kyriaki, M.; Gerardo, P., Organic field-effect transistor sensors: a tutorial review. Chem. Soc. Rev. 2013, 42 (22), 8612-8628.
[5] Jianguo, M.; Ying, D.; Appleton, A. L.; Lei, F.; Zhenan, B., Integrated materials design of organic semiconductors for field-effect transistors. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135 (18), 6724-6746.
[6] Yaping, Z.; Fengjiao, Z.; Dazhen, H.; Chong-An, D.; Qing, M.; Xike, G.; Daoben, Z., Specific and reproducible gas sensors utilizing gas-phase chemical reaction on organic transistors. Adv. Mater. 2014, 26 (18), 2862-2867.
[7] Wu, X.; Mao, S.; Chen, J.; Huang, J., Strategies for Improving the Performance of Sensors Based on Organic Field-Effect Transistors. Adv. Mater. 2018, 30 (17), 1705642.
[8] 李国强.基于不同浓度PVA为绝缘层有机层为PCBM的有机场效应晶体管的分析[J].内蒙古科技与经济,2018(14):95 97.
[9] Peng, B.; Huang, S.; Zhou, Z.; Chan, P. K. L., Solution-Processed Monolayer Organic Crystals for High-Performance Field-Effect Transistors and Ultrasensitive Gas Sensors. Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1700999.
[10] Jana, Z.; Henning, S., Electron and ambipolar transport in organic field-effect transistors. Chem. Rev. 2007, 38 (29), 1296-1323.
[11]吴小晗,都蓉蓉,方路,褚莹莉,李卓,黄佳.调节晶粒尺寸来提高有机场效应晶体管的化学传感性能（英文）[J].Science China Materials,2019,62(01):138-145.
[12]Wang, Z.; Liu, Z.; Chen, L.; Yang, Y.; Ma, J.; Zhang, X.; Guo, Y.; Zhang, G.; Zhang, D., Highly Sensitive Field‐Effect Ammonia/Amine Sensors with Low Driving Voltage Based on Low Bandgap Polymers. Advanced Electronic Materials 2018, 4 (5), 1800025.
[13]Li, H.; Shi, W.; Song, J.; Jang, H.-J.; Dailey, J.; Yu, J.; Katz, H. E., Chemical and Biomolecule Sensing with Organic Field-Effect Transistors. Chem. Rev. 2018.
[14]姚闯,徐新军,马明超,李立东.乙酰丙酮镁对有机场效应晶体管迁移率的影响[J].中国科技论文,2016,11(04):409-412.
[15]白潇,程晓曼,樊剑锋,蒋晶,郑灵程,吴峰.PVA栅绝缘层浓度对P3HT有机场效应晶体管性能的影响(英文)[J].发光学报,2014,35(04):470-475.