中文摘要：

有机薄膜晶体管在柔性显示器、电子纸和射频标签等方面具有很好的应用前景，然而有机薄膜晶体管的性能常常受限于低质量的栅极绝缘层与有机有源层之间的界面。本项目拟用新型的分子层淀积工艺和基于量子阱的新器件结构，研究目前困扰有机薄膜晶体管性能的基础问题。通过量子化学分子设计和选择的方法，研究适用于分子层淀积工艺和量子阱能带结构要求的前驱体；通过优化分子层淀积工艺，研究在低温和低真空下制备高质量量子阱结构的工艺和相关理论；分析分子层淀积高质量量子阱结构的反应动力学过程；研究有机量子阱的界面结构、体结构和电子结构；以量子阱结构为基础，制备量子阱薄膜晶体管，研究晶体管的电学特性；以提高器件电学特性为目标的量子阱制备工艺和电子结构的优化。通过以上研究，获得分子层淀积量子阱的分子设计机理、量子阱的界面和电子结构的模型，及其对薄膜晶体管器件电学性能的作用机制，为有机薄膜晶体管在柔性电子学中的应用提供理论指导。

结论摘要：

柔性分子层材料是近年来非常热门的一个研究方向，具有激动人心的应用前景。例如可穿戴设备，电子皮肤，皮肤传感器，可折叠电路等。值得注意的是，由于塑料柔性衬底无法耐受高温，所以如果材料制备工艺需要高温过程，这将会大大制约其在柔性电子上应用。柔性分子层材料是一种不需要高温工艺过程，并具有良好阻变性能的材料作为阻变功能层，那么就可以制备成功一种柔性的阻变存储器。另一方面，由于石墨烯纳米带的边缘碳原子能够显著影响其输运特性。如果其与氧原子结合，形成氧化石墨烯纳米带，那么氧化石墨烯纳米带的输运特性是否有新颖的物理现象与应用也非常值得研究。项目的完成内容包括下面三个部分 1、具有分子层结构的石墨烯纳米带自旋开关，发表于Scientific Report (vol. 3, pp. 2921)。我们通过对石墨烯纳米带边缘氧化的控制，发明了一种基于石墨烯纳米带的自旋开关。通过研究发现，这种自旋开关能够实现80%以上的自旋过滤率，同时具有高达1000以上的磁阻。同时，又由于石墨烯本身的高速特性，使得该器件在未来高速高开关比的自旋电子学中有重要应用。该器件在自旋电子学方面有重要应用，论文被Scientific Report的编委会直接录用。 2、具有分子层结构的氧化石墨烯柔性阻变存储器及其阻变机理研究(APL vol. 100, pp.063509)。氧化石墨烯柔性存储器在未来柔性电路中具有重要的应用，获得了国内外科研人员的广泛关注。对氧化石墨烯的阻变特性和阻变机理的研究是目前的热点，在这方面的突破将极大的推动氧化石墨烯阻变存储器的应用。在该工作中，我们利用脉冲测试系统在国际上首次观测到了氧化石墨烯擦写速度的不对称性，证明了石墨烯中碳的sp2和sp3结构之间的转换是其阻变的机理，验证了美国宾夕法尼亚大学Prof. Sofo于2011在Physical Review Letters上发表论文的理论预测，发表一年多来已经被SCI他引30余次。 3、进一步完善了双层石墨烯间加入BN分子层的研究该工作设计了基于石墨烯和BN的互连线，实现了高达4.6E9 A/cm2 (1V)以上的电流承载能力设计，同时该结构具有大的热导率。该论文发表以后获得了国际同行的关注，已经被两个综述性论文收录作为高性能石墨烯结构的代表性论文。