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酞菁氯化铝的合成及光电器件制备

酞菁氯化铝的合成及光电器件制备

金属酞菁化合物具有独特的平面分子结构,这类特殊的物质发展相当迅速。

作为一类特殊有机化合物,已受到越来越多的科学家的关注。

各种各样的金属酞菁广泛应用于电子涂料、工厂印刷、电子照相、光电化学、电子元器件、医学医疗等领域。

本文主要通过化学合成的方法制备得到酞菁氯化铝,并对生成物依次进行提纯,元素分析,再对制备的样品采用真空镀膜的方法将其制备成简单的薄膜光电器件,并对其光谱行为进行研究、测定、制图和简单分析。

关键词:

酞菁氯化铝,合成,元素分析,薄膜光电器件制备

第一章引言

酞菁这种有机化合物刚开始是Braun和Tchemiac两人于1907年在一次实验中偶然发现的,当初他们研究的是邻氰基苯甲酰胺的化学性质,当这种无色的物质受热后,生成了微量的蓝色物质,其着色性非常好,然而当时他们却没有给它命名。

酞菁这一名词第一次出现是在1933年,是由英国著名学者Linstead教授创造的,它Naphtha(石脑油)和Cyanine(深蓝色)两个词派生而成的。

  在早期的研究中,酞菁和金属酞菁主要是被用作颜料和染料等着色剂,这主要是因为酞菁(特别是铜酞菁)制成的颜料和染料(蓝色、绿色)不仅色光十分鲜艳,着色力很高,而且十分稳定且无毒,是任何其它己知化合物不能比拟的。

为此,酞菁颜料、染料被广泛的应用于印刷油墨、涂料、塑料、橡胶、皮革、纺织品及食品中。

 酞菁有独特的光、电、磁及对某些气体的敏感性等方面的特性而被应用于化学传感器、电致发光器件、液晶显示材料、非线性光学材料、光盘信息记录材料、太阳能电池材料、场效应晶体管、整流器件、低维材料、电致变色材料、电色谱显示材料、光生伏打电池、新型红敏光记录材料、含硫排放物的控制催化剂、合成金属和导电聚合物及光动力学治疗癌症等许多方面。

酞菁化合物本质就是酞菁与元素的配合物,迄今为止已经发现有70多种元素能与酞菁反应生成酞菁化合物。

其中除了磷、砷以外其他都为金属元素。

金属元素中又以铜等普通金属元素最早被应用。

其次还有稀土金属元素(Sc、Y、Lu),锕系金属元素(Th、U、Pa、Np、Am)等。

近年来,人类对材料的要求越来越高,而酞菁及其化合物又具有很多功能,所以人们对酞菁及其配合物的研究也越来越多。

其在光电方面的特殊性,所以合成的酞菁化合物对于电子元器件、光电转换等方面的研究都具有重要意义。

本文就是以酞菁氯化铝所制备成的薄膜极其性质的研究。

 

第二章酞菁配合物简介

2.1酞菁材料简介

酞菁类化合物是具有四氮杂四苯并卟啉结构的化合物。

自发现以来,这类化合物的发展相当迅速,一个世纪的时间里,已有成千种酞菁化合物被制得和发现。

它们的用途也由最初单一的颜料或者燃料迅速扩展到众多领域。

上世纪初,酞菁颜料因为其优良的耐热和耐酸碱性,以及优越的着色力,在工业上广泛用于汽车,服装,印刷,皮革等着色工艺上。

到了上世纪80年代,酞菁化合物在现代高科技领域得到新的应用,大大促进了电子科学技术的发展,重新掀起了科学领域对酞菁化合物的研究热潮。

[8]

酞菁环具有18个π电子,因此π电子分布均匀,具有很高的对称性,所以分子中的4个苯环很少变形。

4个苯环又通过碳氢单键或碳氢双建连接在一起,形成一个共轭结构。

他的这种结构让他非常稳定,所以他比较耐酸、耐碱、耐热等。

总的来说,酞菁分子都具有以下几个特点:

A:

具有特殊的共扼结构。

B:

对光、热、酸、碱有较强的稳定性。

C:

分子结构具有多样性。

酞菁分子有很多衍生物,可以衍生出很多种取代配体,人们可以根据需要生成自己所需要的酞菁分子衍生物。

D:

配位能力很强。

酞菁分子可以和几乎所有的金属元素发生配位,形成配合物。

由于以上特点使得酞菁分子在很多方面都能起到一定的作用。

现在的酞菁材料应用越来越广,由于他的特殊性,在很多科学研究方面都有一些独特的地方,所人们越来越青睐于对酞菁材料的研究。

比如酞菁作为光记录介质的使用,作为光记录介质要求吸收波长、对光和热的稳定性、溶剂中的溶解度等。

而酞菁正好具备以上要求。

[1]

2.2酞菁的结构

酞菁是大环配合物,含有四个吡咯单元。

结构类似天然的卟啉、叶绿素及血红素。

通常,它们是四个吡咯单元融合芳香结构(如图2-1)。

除了结构类似卟啉、叶绿素及血红素外,它们在许多其他方面也有类似的性质。

两者都具有非常稳定的特性,而且耐酸,耐碱,更具有很强的颜色,并能形成复杂的金属配合物。

两者都是经氧化降解的酰亚胺二元酸。

这种结构也使它具有很多的衍生物。

双氢原子连接到的双吲哚单元,可以被金属原子取代的形成金属酞菁配合物。

此外,四个苯环上的十六个氢原子可以被各种原子和团体代替。

酞菁可以被视为一种弱二元酸。

 

图2.1:

酞菁结构

 

2.3酞菁配合物

酞菁配合物本质上是酞菁与一种元素结合的络合物。

其中大部分是金属元素,而且酞菁配合物具有很多衍生物。

酞菁配合物由于其特殊性可以形成一分子配位体或多分子配位体,如本实验用镧系稀土元素钕的醋酸盐与邻苯二腈混合加热反应,生成物即含有一分子配位体的钕酞菁,又含有二分子配位体的钕酞菁。

在各种酞菁配合物中,酞菁通常呈现为负二价态,但是在一些特殊的情况下,酞菁也会被氧化或还原而呈现不同的价态。

例如,某些金属离子与酞菁的结合力很强,(如铜、铁)是他们不易分离开来,所以只有通过破坏酞菁环才能将其分开。

大部分金属离子在与酞菁结合时并不会使酞菁大环发生显著畸变,然而也有个别金属离子由于本身的半径太大导致不能完全进入到酞菁的空穴中,只能处于大环平面的上面,从而使酞菁发生比较明显的变形。

对于呈正一价态的金属离子来说,酞菁分子中心的氮原子一般会与两个金属阳离子结合,以使得化合价守恒。

但是两个金属阳离子又会因为同代正电而发生排斥,所以两个金属阳离子只能分别在酞菁分子的平面外。

酞菁配合物已经成为了当今社会必不可少的一种新型高科技材料,这是与它在材料方面的各种特殊性能分不开的,比如酞菁配合物具有的光谱特性、磁特性、电气特性、聚合特性等。

随着人们对它认识与研究的加深,以及一些新的合成理论的不断出现,使得新得到的酞菁配合物的种类越来越多,而这些新的酞菁配合物,有的已经被用于新的技术领域。

在医学方面,酞菁配合物也起到了举足轻重的作用。

它主要应用于光动力学治疗,作为光动力学治疗PDT的光敏剂。

现在此方法已经成为治疗肿瘤的一个有效的方法。

在催化方面,酞菁配合物也得到广泛应用。

特别是金属酞菁及其衍生物,金属酞菁的催化行为类似于酶。

因此金属酞菁的催化性能与酶的催化性能有关。

金属酞菁能催化氧化反应、脱卤反应、脱羧反应、聚合反应、傅克反应等。

[3]

2.4酞菁化合物的用途

酞菁化合物的应用超级广泛,已经促进了电子材料科学领域翻天覆地的变化,主要涵盖一下几个方面:

2.4.1有机电致发光材料

  有机电致发光是指电场作用于半导体材料诱导的发光行为,即电子和空穴由相反极性的电极注入,在半导体材料中辐射复合而产生的发光,依据这一原理以有机半导体材料制备的电致发光器件通常称为有机发光二极管。

酞菁是一种很好的P-型半导体材料,且具有很高的热稳定性和化学稳定性,把酞菁应用于OLED,在提高器件稳定性、延长器件寿命、降低开启电压、增强发光亮度等方面发挥了重要作用。

2.4.2场效应晶体管应用

  场效应晶体管是设计集成电路的基本元件.有机场效应晶体管(OFET)是近年发展的一个重要研究方向。

因为其具有独特的性质而获得了巨大进展。

由于有机物材料种类非常多,可通过化学方法得到不同的分子,而且有机场效应晶体管在室温下易于加工,成本低廉,可以大批量生产,能应用于各种驱动电路、记忆元件、身份识别器和智能卡等等。

2.4.3光导材料应用

  光电导体材料,即材料在光的辐射下能产生自由移动的载流子的电子材料,被应用于静电复印、全息照相、激光打印等众多领域。

与无机光电导材料比较,价廉,低毒,来源丰富,易于加工成型和成像率高等等,可通过在分子内部的设计,得到不同性能的光电导材料。

2.4.4作为光记录介质的应用

  近来有研究表明,酞菁在可逆光存储方面也具有相当大的潜力,这有待科学家们的探索。

酞菁化合物对近红外光较为敏感,吸收的波长适宜,并且具有优异的光热稳定性,可以用作光盘的记录介质,可将其制成CD-R,质量很不错。

2.4.5分子材料器件

分子材料器件有两层意义,一方面是指在分子水平上具有特定功能的超微型器件,另一方面是指分子材料在器件方面的应用。

前者是指采用有机导电聚合物、电荷转移复合物、有机金属和其他分子材料制造出的用于微电子领域的新型元件,其研究内容涉及分子整流器、分子存储器以及分子计算机等众多器件;而后者则是指的是,以有机分子为材料,通过分子层次的成膜技术制备而成的器件,虽然这些器件本身并没有达到分子层次,但是通常称为分子材料器件。

[4]

2.4.6催化应用

  1963年,科学家们用H2Pc和CuPc作为催化剂,来催化氢分子活化和氢交换反应,后来,又对PCS的合成,结构及催化性能进行了深人研究。

现在,人们已合成了50多种PCS,并将其分别制成均相以及多相和模拟酶催化剂,用于催化十几类数有机反应。

  酞菁化合物制成的催化剂在有机催化反应中的应用相当广泛,它们能在温和的条件下活化分子氧和模拟生物酶催化剂。

而酞菁在温和的条件下催化有机物自动氧化以及模拟生物酶催化剂的研究将成为酞菁类催化剂研究的重要方向。

对干我们模拟酶催化,探讨生物催化反应过程,并阐明和建立许多重要的催化原理和理论具有十分重要的意义。

2.4.7在光动力学疗法应用

  光动力治疗法将光生物学、光化学、光物理等基础科学的原理应用于诊断和治疗疾病,这种先进的方法已经成为激光、医学、生物、化学等领域的一个重要新型交叉学科。

  这种治疗方法的主要应用物质即为有机材料光敏剂。

这些有机材料光敏剂能进入并且停留在癌细胞中,并且缓慢积累,当我们用特定波长的光激发产生光动力反应从而使得癌细胞失去活性,比传统疗法的副作用要小得多。

第三章酞菁氯化铝的合成及表征

3.1酞菁配合物的合成方法简介

现今,酞菁的合成有两种方式:

(1)由邻苯二氰与金属盐反应;

(2)由邻苯二酸酐[或邻苯二甲酰胺与金属盐在尿素、钼酸铵存在下反应。

基本反应原理图如下。

 

图3.1:

模板反应的示意图

其中,R1、R2、R3、R4,可以是氢原子或其他取代基,如羟基、酰胺基、硝基、卤素、等。

以邻氰基苯甲酰胺为原料的路线,其主要的反应如图3-2。

图3.2:

生成酞菁路线1

其中镁(此方法以镁为例,其他金属元素也可类似得到产物)或镁的氧化物或镁的碳酸盐作为主要反应物先与邻氰基苯甲酰胺发生反应生成酞菁镁,然后用溶解,洗涤,洗出酞菁镁。

此实验的反应温度为230°C。

以邻苯二氰为原料的路线,其主要反应如图3-3。

 

图3.3:

生成酞菁路线2

其中DMAE是二甲乙醇胺,主要作为该反应的介质,该反应的优点是不需要经过酸处理就能得到产物,而且产量高达90%。

是个生成酞菁材料的主要方法。

以1,3-二亚氨基异吲哚啉为原料的路线,其主要反应如图3-4。

图3.4:

生成酞菁路线3-4

其中DMAE是二甲乙醇胺,主要作为介质,1,3-二亚氨基异吲哚啉在DMAE中经过回流可以得到酞菁,其产率高达85%。

以邻苯二酸酐为原料的路线,其主要反应如图3.5。

图3.5:

生成酞菁路线4

其中MXn为卤化物,CO(NH2)2为反应物,钼酸铵为催化剂在熔融条件下生产金属酞菁,再经过酸处理可以得到酞菁,然而这种生产酞菁的方法并不经常使用。

[1]

 

3.2实验方案设计

将邻苯二甲腈、三氯化铝、铝粉以及三氯苯在190~195摄氏度的温度下反应5小时,即可制得酞菁氯化铝。

由于合成的酞菁氯化铝中含有大量未反应的邻苯二甲腈和三氯苯等杂质,应选用合适的有机溶剂对反应后的混合物进行反复的溶解、过滤的提纯操作,以得到相对纯净的酞菁氯化铝。

将最终干燥得到的酞菁氯铝粉末样品装瓶后,对其进行元素分析,比照各元素的实际含量与理论含量来推测出样品纯度,为接下来的制备薄膜打下基础。

最后,我们采用真空镀膜的方法,将酞菁氯化铝粉末蒸镀成薄膜,制成比较简单的半导体器件,并对其光电特性作简要的制图和分析。

[5]

3.3实验过程

3.3.1仪器与试剂

(1)实验仪器:

圆底烧瓶,干燥器;铁架台;烧杯;玻璃棒;超声波清洗仪器;烧瓶;电热规;分析天平;磁力加热搅拌器;电热套;漏斗;机械泵;元素分析仪CarloErda1106型,真空镀膜机等。

(2)实验试剂:

邻苯二甲腈;三氯化铝;硫酸;丙酮;铝粉;三氯苯;去离子水等。

3.3.2实验方法

(1)酞菁氯化铝的合成

做好准备工作,首先用分析天平分别准确称量15g三氯化铝,1g铝粉,40g邻苯二甲腈以及100mL三氯苯,将其依次倒入清洗干净的圆底烧瓶中,然后将烧瓶置于开启的超声波清洗仪器中20分钟左右,是反应物充分混合接触,再在烧瓶底部贴上连接热电偶的导线和连接测温仪器的导线,之后将烧瓶放入电热套中加热,当温度达到195摄氏度左右时,控制热电偶的功率,使得温度恒定在195摄氏度左右,维持此温度5小时左右,使得反应物充分反应。

反应后能明显观察到烧瓶中的液体呈蓝黑色,这说明生成了酞菁化合物。

(2)酞菁氯化铝的提纯

生成的酞菁氯化铝中混有未反应的铝粉,三氯苯和邻苯二甲腈等,所以应对反应产物进行提纯。

首先,在反应后的烧瓶中假如百分之四十的硫酸,做酸化处理,将其中能溶于酸的杂质先溶解掉,此过程需将烧瓶先静置两天,使其沉淀;之后倒出上层硫酸清液,加入去离子水继续洗涤,静置沉淀两天左右,倒出上层清液,重复此步骤两到三遍。

之后,加入丙酮将能溶于丙酮的杂质溶解掉,静置沉淀后进行过滤操作,将得到滤饼洗涤,并在此加入丙酮处理,重复溶解过滤操作三遍左右,最后才得到相对纯净的酞菁氯化铝。

图4.1用漏斗过滤提纯酞菁氯铝

 

3.4实验的注意点

由于该方法为化学合成方法,故实验药品为一些有毒且具有挥发性的化学试剂,所以实验操作应保持在通风橱中进行;

人们认为温度升高的速度会影响生成酞菁化合物的反应,这是由于在开口烧瓶内,邻苯二甲腈的熔点只有140摄氏度左右,所以容易汽化,这种情况会随着温度升高速度加快而变化,故在加热升温过程中,应较好地控制温度升高的速率,以使得反应能够正常进行。

因为生成的酞菁氯化铝不纯净,所以提纯的工作需要反复进行,已达到我们实验的基本要求。

总之,实验应该注意安全,并且尽最大限度减小误差,制备尽量多,足够纯净的酞菁氯化铝固体粉末。

3.5产率分析

酞菁氯化铝的产量及产率如表4-2所示,

表4-2酞菁氯化铝的产量及产率表

产物

理论产量(g)

实际产量(g)

产率

酞菁氯化铝

10.124

7.546

74.54%

结果分析:

通过实验所制得的酞菁氯化铝的产率基本达到要求,但仍有部分损耗,其可能原因分析如下:

1.反应产物的转化率较低,并没有完全反应转化为我们所需要的酞菁氯化铝;2.可能存在副反应,即会有少部分反应物生成了杂质;3.在对产物的提纯过程中损耗了部分已经制得的酞菁氯化铝。

3.6元素分析

已知酞菁氯化铝的化学式为:

C32H18AlClN8

用CarloErda1106型元素分析仪对酞菁氯化铝进行元素分析,为了减小元素分析仪可能存在的误差,我们进行了两次结果分析,并取两次分析的平均值,制得以下表格,分析结果如表4-3所示。

表4-3酞菁氯化铝元素分析结果

元素符号

N[%]

C[%]

H[%]

理论

19.40

66.40

2.785

实际

17.30

60.10

2.870

误差

10.82

9.48

3.05

用CarloErda1106型元素分析仪对酞菁氯化铝进行元素分析结果可见附录1。

纯度分析:

如上表所示。

氮元素、碳元素和氢元素的误差分别为10.82%、9.84%和3.05%,氢元素的误差最小,由三种元素分别计算得到的纯度为90.0%,90.1%,97.0%,取三种的平均数大致估计我们得到的样品的纯度在93.0%左右。

结果分析:

理论上各元素的含量与实际测得的各元素的含量差距不小,这说明合成的酞菁氯化铝并不不够纯净,含有很少的一部分杂质,原因可能如下:

1.一方面由于操作过程不严格,2.另方面由实验器具和实验环境所限制等。

按照制备薄膜的要求,纯度理应达到比较高的水准,这可能会直接导致制备的薄膜器件的性能不够优秀。

3.7结论总结

材料合成的产率体现了我们对反应原料利用的效率,如何提高反应产率则意味着我们能否最大限度地节约原料。

本实验中,酞菁氯化铝这种有机化合物的产率基本达到规定要求,约为74.54%左右。

分析其原因,一方面,由于实验中重复多次溶解过滤操作,就不可避免地造成相对较多的损耗,另一方面,由于实验器材以及实验条件的限制,使得整个合成过程并没有做到严格而精密,再者,反应中反应物没有完全反应,或者发生了副反应,所以在下次制备酞菁氯化铝时应该注重反应物配比的组成,以使我们能够高效率地制得酞菁氯化铝。

元素分析是对我们所制得的酞菁氯化铝粉末样品纯度的分析。

元素含量与理论含量的对比,可推算出酞菁氯铝的大致纯度。

本实验通过元素分析仪对产物酞菁氯化铝进行元素分析,分析结果显示酞菁氯化铝中的氢元素与理论值比较接近,而碳、氮元素的实际值与理论值有明显的偏差,通过分析计算,大约估计出制得的酞菁氯化铝的纯度约在93.0%左右,与我们的要求稍有不合,这可能直接导致我们制得薄膜性能不够优越,是由于实验设备所决定。

整体来说,纯度基本符合要求。

第四章酞菁氯化铝薄膜器件的制备及光电性能分析

4.1真空镀膜方法简介

真空镀膜分为蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀膜,这三种镀膜方法各有优缺点,本实验采用蒸发镀膜法,故以下对蒸发镀膜作简要介绍。

蒸发镀膜,即通过加热蒸发某种物质,使其沉积在衬底表面。

该镀膜方法由M.法拉第在1857年提出的,已成为现代科学实验中常用镀膜技术。

将蒸发物质置于坩埚内或者挂在热丝上,作为蒸发源,而待镀工件置于坩埚前方。

先将系统抽至高真空,然后加热坩埚使其中的待蒸发物质蒸发。

蒸发物质的原子或分子冷凝并沉积在待镀工件表面。

薄膜的厚度可通过对时间、温度以及蒸发源与待镀工件距离等物理量的控制,由数百埃至数微米不等。

如果需要较大面积的蒸发镀膜,应该采用旋转基片或者多蒸发源的方式来得到厚度均匀的膜层。

蒸发源与基片之间的距离应该小于蒸气分子的平均自由程,这样才能够避免蒸气分子与残气分子相碰撞产生化学反应,影响膜的质量。

[5]

4.2酞菁氯化铝薄膜器件的制备

本次试验总共做了一下四个器件结构:

器件一:

n+-Si/SiO2/OTS/AlClPc(40nm)/Au2(~20nm)

器件二~四:

n+-Si/SiO2/OTS/C60(40nm)/AlClPc(40nm)/Au2(~20nm)

器件宽长比:

2mm/50m

光照:

808nm、650nm

器件二:

不做任何处理;

器件三:

真空退火(机械泵):

10Pa,300℃;

器件四:

真空氛围退火(机械泵):

10Pa,300℃;

注:

当AlClPc在300℃下空气退火时,会发生化学反应,生成另一种物质,(AlPc)2O,其吸收谱如下图所示:

可见其吸收峰发生蓝移。

图4-1酞菁氯铝材料光吸收谱

 

结构示意图如下:

图4-2器件1~4结构示意图

 

4.3器件光电性能分析

器件一光电特性:

1.在没有光照的条件下,测得不同栅极电压下,暗电流随源极和漏极之间的电压变化的关系如图所示:

图4-3暗电流输出特性曲线(1#)

由图4-3得,是器件一在没有光照的情况下,各个栅极电压下,电流随源极电压和漏极电压之间的关系,当栅极电压不变时,暗电流随源漏电压的增大而增大,表现出显著的场效应特性,说明制得的场效应管符合要求。

 

2.在照射光的波长为650nm时,测得的不同光强下的光电流随源极和漏极之间电压之间的关系变化如下图所示:

图4-4650nm波长光电流输出特性曲线(1#)

如图4-4,在照射光的波长为650nm时,当栅极电压固定为-100V时,光电流随源漏电压增大而增大的关系,由图可知,光电流与相应的暗电流相比,明显增大。

3.在照射光的波长为850nm时,测得的不同光强下的光电流随源极和漏极之间电压变化的关系如下图:

图4-5850nm波长光电流输出特性曲线(1#)

与图4-4类似,光的波长不同。

总结:

由上面各图可知,单层AlClPc器件表现出P沟特性,但电流较小,器件在650、808nm的光照下均有响应,但特性一般。

器件二光电特性:

1.器件二没有作任何处理,在没有光照的条件下,测得暗电流在不同栅极电压下,随源极和漏极之间电压变化的关系如下图:

如图4-6暗电流输出特性曲线(2#)

如图4-6为器件二在黑暗条件下的输出特性曲线,由图可知,该器件在暗态下输出电流较小。

 

2.在650nm波长光照射下,并且Vgs=0V时(关态)下,变化光强的大小,测得电流随源极和漏极之间电压变化的关系如下图:

图4-7650nm波长光输出特性曲线(2#,关态)

图4-7为器件二在不同光功率下的输出特性曲线(取Vgs=0V,器件处于关态),由图可知,器件在关态下对650nm的红光有响应。

 

3.在650nm波长光照射下,Vgs=50V(开态),测得的光电流在不同光照强度下随电压变化的关系如下图:

图4-8650nm波长光输出特性曲线(2#,开态)

图4-8为器件二在不同光功率下的输出特性曲线(取Vgs=50V,器件处于开态),由图可知,开态下对650nm的红光有很强的响应。

器件三的光电特性:

图4-9暗电流输出特性曲线(3#)

如图4-9,是在空气氛围下作退货处理的暗电流输出特性曲线,有不错的场效应特性。

图4-10850nm波长光电流输出特性曲线(3#,关态)

图4-11850nm波长光输出特性曲线(3#,开态)

如图4-10,4-11,分别测出了在850nm光照下关态和开态下的光电输出特性曲线图,对长波长光有明显的响应现象。

器件四光电特性:

1.器件四是在氧气氛围下退火制得,在没有光照条件下,暗电流在不同栅极电压下随源极和漏极之间电压变化的关系如下图:

图4-12暗电流输出特性曲线(4#)

 

2.在650nm波长光照射下,器件四分别在关态和开态情况下,在不同光强下,光电流随电压变化关系如下图4-13,4-14:

图4-13650nm波长光电流输出特性曲线(4#,关态)

图4-14650nm波长光电流输出特性曲线(4#,开态)

如图4-13,4-14,在氧气氛围下对器件作退火处理,在850nm光照下关态和开态下的光电输出特性曲线图,有明显的场效应特性,符合理论曲线。

 

XRD分析:

图5-21XRD波谱图

由图可知,器件一的AlClPc膜呈现出多晶状态,在2=6.8°左右有一个衍射峰,在2=c左右有一个峰包,但衍射强度均不大,说明薄膜结晶性不好;而器件二的薄膜基本呈现出非晶状态;器件三和四在2=6.8°,24°的衍射强度较器件一均小一点。

5.4实验结论分析

通过蒸发镀膜的方法制备了四种薄膜器件,分为两种结构,对第二种结构分别作三种不同的处理,制得的场效应管的场效应特性比较明显,但整体来说光电流响应特性不算明显。

器件二在开态和关态下对650nm的红光有很强的响应。

单层AlClPc器件表现出P沟特性,但电流较小,器件在650

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