中文摘要：

性能优异、易于加工的有机栅绝缘层材料的制备与研究是提高有机薄膜晶体管性能的关键问题之一。本项目在综合无机材料的高介电常数和有机材料的适合大面积加工、适用于柔性基板、工艺成本低等的优点的基础上，提出了利用溶胶-凝胶技术合成可交联的聚氨酯-纳米粒子杂化材料的设想，采用这样的方法制备的绝缘层材料具有以下优点（1）聚氨酯本身就是很好的光电学材料，它的热稳定性及机械性能都很好；（2）含可交联基团及硅氧烷结构的聚氨酯可以利用溶胶-凝胶技术，实现有机-无机纳米尺寸的复合，提高聚合物介电常数；（3）该复合物可以通过溶液旋涂方法成膜，通过紫外光写入的方法制备栅绝缘层（4）可通过调整加入无机部分的量，调整绝缘层材料的介电常数，实现材料的介电常数可调控。总之，研究这种材料的合成方法，探索材料介电常数的调控机制，掌握控制无机纳米相尺度的方法即具有理论意义又具有应用价值。

结论摘要：

有机薄膜晶体管（Organic thin film transistors,简称OTFTs）是采用有机半导体（organic semiconductor,简称OSC）作为有源层的一种具有逻辑开关特性的场效应器件。它的基本结构和功能与传统的无极薄膜晶体管（TFT）基本相同，与无机薄膜晶体管相比，有机薄膜晶体管具有以下优点（1）有机材料来源广泛，质轻，（2）制作工艺简单（加工温度低，可溶液加工等），成本低，（3）低弹性模量等，这些优点使得有机薄膜晶体管能够满足电子工业低成本、大面积柔性的发展要求。本项目中，我们首先通过自由基聚合的方法合成了可交联的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸肉桂酸乙酯的系列共聚物，并对共聚物进行了表征。结果表明，共聚物溶液具有很好的成膜性，原子力显微镜数据表明，通过溶液旋涂的方式制备的薄膜交联前后的表面粗糙度仅为0.23 nm, 0.41 nm。通过测试金属-绝缘层-金属（MIM）电容器的电流-电压特性曲线，当电压从-20至+20V时，漏电流都低于1×10-8 A cm-2，而电容基本不变。从转移特性曲线我们求的载流子迁移率为0.25 cm2/Vs，开关电流比为104。其次，我们以二环己基甲烷-4, 4，-二异氰酸酯，2, 2-二羟甲基肉桂酸丁酯，对苯二甲酸羟乙酯为原料合成了光敏聚氨酯。交联后的聚氨酯薄膜由于形成了无规的交联网状结构，起到了稳定高分子链运动的作用，从而提高了薄膜的玻璃化转变温度和热分解温度。交联后的聚氨酯薄膜具有良好的绝缘性能，当电压从-50至0V时，漏电流都在10-10 A cm-2以下。我们利用交联后的聚氨酯做绝缘层制备的酞菁氧钒晶体管，测试结果表明，载流子迁移率为0.13 cm2/Vs，开关电流比为104。通过溶胶-凝胶法我们又制备了二氧化钛（二氧化锆）与含有硅氧烷结构的聚氨酯的杂化材料。通过调整加入的二氧化钛（二氧化锆）的前躯体钛酸四丁酯（四丁氧基锆）的含量来调节杂化材料的介电常数及电容。实验数据表明，随着无机物质含量的增加，杂化材料的介电常数及电容也随着增加。通过对杂化材料的红外光谱，DSC，TGA等数据分析得到，反应生成的二氧化钛（二氧化锆）与聚氨酯链段之间通过共价键相连。杂化材料薄膜均表现出非常低的粗糙度及优良的平整度。用杂化材料制备的酞菁氧钒晶体管的载流子迁移率为0.5 cm2/Vs，开关电流比为105。