Organik alan etkili transistörlerde kullanılan yalıtkan ve yarı iletken polimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthsesis and chracterization of insulating and semiconducting polymers and their use in organic field effect transistor
Yazar: BÜŞRA ŞENGEZ
Danışman: DOÇ. DR. FARUK YILMAZ
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Polimer sentezi = Polymer synthesis ; Transistör = Transistor ; Yalıtkan maddeler = Insulants ; İletken polimerler = Conducting polymers

Özet:
Bu tez çalışmasında öncelikle ticari olarak satılan Poli(metil metakrilat) (PMMA) polimerinin organik alan etkili transistörlerde yalıtkan tabaka olarak yeni bir metoda göre uygulanması incelendi. Kullanılan metot, kaynak ve savak elektrotlarının bulunduğu cam yüzeylerin polimerik jel yardımıyla sandviç şeklinde birleştilmesine dayanır. Bu metot ile hazırlanan cihazlarda düşük voltajlarda karakteristik OFET grafiği elde edildi.Çalışmada ikinci olarak, literatürde bulunan ama OFET uygulamasında kullanılmamış Poli(metiltiyenil metakrilat-ko-metil metakrilat) (P(MTM-ko-MMA)) kopolimeri serbest radikalik polimerizasyona göre sentezlendi. 1H-NMR spektroskopisi ile karakterize edildi. Sentezlenen kopolimer OFET'te ilk defa yalıtkan kopolimer olarak kullanıldı ve aynı metot ile hazırlanan PMMA göre mobilite değerinde 1.5 kat artış gözlendi.Üçüncü olarak, OFET'lerde yalıtkan malzeme olarak kullanılmak üzere literatürde bulunmayan Poli(metiltiyenil metakrilat-ko-asetoksi stiren) (P(MTM-ko-AS)) kopolimeri hazırlandı. Serbest radikalik polimerizasyona göre gerçekleştirilen polimerizasyonlarda monomerlerden çeşitli besleme oranlarında alınarak P(MTM-ko-AS) kopolimerleri sentezlendi ve 1H-NMR, ATR-IR ve GPC ile karakterize edildi. Sentezlenen bu kopolimerler NH4OH varlığında yan gruplarından ?OH grubu ile fonksiyonlandırılarak Poli(metiltiyenil metakrilat-ko-hidroksi stiren) (P(MTM-ko-HS)) kopolimerlerine dönüştürüldü. ?OH fonksiyonlu kopolimerlerin yapıları 1H-NMR, ATR-IR ve GPC ile aydınlatıldı.Son olarak, OFET'lerde yarı iletken malzeme olarak kullanılmak üzere literatürde bulunmayan yeni bir yarı iletken kopolimer olan Poli(4-(3-tiyenilmetoksi)ftalonitril-ko-3-hekziltiyofen) (P(TMF-ko-3HT)) hazırlandı. Öncelikle, literatürde bulunmayan 4-(3-tiyenilmetoksi)ftalonitril (TMF) monomeri sentezlendi. TMF monomerinin yapısı 1H-NMR, 13C-NMR, ATR-IR ve LC-MS ile aydınlatıldı. TMF ve 3-HT monomerlerinden çeşitli besleme oranlarında alınarak oksidatif polimerizasyon metodu ile P(TMF-ko-3HT) kopolimerleri hazırlandı. Kopolimerler 1H-NMR, ATR-IR ve GPC ile karakterize edildi.

Abstract:
In this study, a novel organic- ? eld effect transistor (OFET) has been fabricated by using commercially avaliable Poly(methyl methacrylate) (PMMA) homopolymer as an insulator layer. The device exhibited excellent transistor characteristics at low voltages. The device design was based on high effective capacitance value of a polymeric gel, which was sandwiched between glass substrates on which source and drain electrodes were constructed.The performances of non-ionic-gel-gated transistors were also investigated by using poly(3-methylthienyl methacrylate-co- methyl methacrylate) [P(MMA-co-MTM)] copolymer in the gel of a novel organic field effect transistors (OFETs) assembly. The gel material was found to enhance the mobility of the device for almost two times.In addition, a novel copolymer, Poly(methylthienyl methacrylate-co-acetoxy styrene) (P(MTM-co-AS)), was synthesized to be used as an insulator material in OFETs. P(MTM-co-AS) was prepared via radical polymerization of appropriate MTM/AS feed mixtures of different chemical compositions in the presence of AIBN as an initiator. Then, the side chain acetoxy groups of the obtained P(MTM-co-AS) was then reacted with NH4OH, and this led to the copolymer with pendant ?OH groups (P(MTM-co-HS). These copolymers were characterized by using 1H-NMR, ATR-IR and GPC techniques.Finally, the thesis was aimed to synthesize a semiconducting copolymer for OFET applications. For this purpose, a novel thiophene monomer 4-(thiophene-3-ylmethoxy)phthalonitrile (TMF) with two nitrile groups at the third position of thiophene ring was synthesized by the reaction of 3-thiophene methanol and 4-nitrophthalonitrile. Then, its copolymers with 3-hexylthiophene (3HT) were prepared with different monomer composition of TMF and 3HT via oxidative polymerization. TMF monomer and its copolymer with 3HT were characterized by using 1H-NMR, 13C-NMR, ATR-IR, LC-MS and GPC techniques.