ИСТИНА

Цель работы и выбор объектов исследования. Целью работы являлось выявление фундаментальных взаимосвязей между химическим строением, морфологией, способом нанесения функциональных (диэлектрических, полупроводниковых и рецепторных) полимерных и олигомерных слоев и сенсорными свойствами тонкопленочных органических полевых транзисторов на основе таких слоев. В качестве исследуемых материалов для изготовления перечисленных функциональных слоев, были выбраны кремнийорганические полупроводники с различным сопряженным ядром ([1]бензотиено[3,2-В][1]бензотиофен и (тиено[3,2-b]тиено[2’,3’’:4,5]тиено[2,3-d]тиофен) и варьируемой длиной концевых алифатических групп (от H- до С13H27-), ряд полимерных диэлектриков, а также ряд металлосодержащих порфиринов для формирования рецепторных слоев. Задачи работы. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: 1. Установить влияние химического строения и морфологии тонких пленок полимерных диэлектриков, сопряженных полупроводниковых олигомеров и рецепторных металлопорфиринов на электрические и сенсорные свойства органических полевых транзисторов (ОПТ) с функциональными слоями на основе данных материалов. 2. Разработать подходы к созданию печатных полимерных сенсорных устройств (ППСУ), определить их электрические и сенсорные свойства в зависимости от использованных материалов и методов печати. 3. Сформулировать рекомендации к выбору функциональных материалов и методов изготовления ОПТ, позволяющие достигать для таких устройств заранее заданных сенсорных свойств. Научная новизна. 1) Систематически исследовано влияние химического строения и морфологии тонких пленок сопряженных полупроводниковых олигомеров, полимерных диэлектриков и рецепторных металлопорфиринов на сенсорные свойства ОПТ с функциональными слоями на основе этих материалов; 2) Впервые установлена взаимосвязь между морфологией полупроводникового монослоя и сенсорной чувствительностью ОПТ на его основе; 3) Разработан подход к нанесению рецепторных слоев поверх полупроводникового монослоя без потери электрических и сенсорных свойств ОПТ, что обеспечило возможность создания массива из различных полуселективных сенсоров на одной подложке. 4) Разработаны подходы к созданию печатных полимерных сенсорных устройств и изготовлены их образцы, определены их электрические и сенсорные свойства в зависимости от использованных материалов и методов печати; 5) Сформулирован перечень рекомендаций к выбору функциональных материалов и методов изготовления ОПТ для достижения ими заданных сенсорных свойств. Практическая значимость работы. Разработан и реализован подход к созданию сенсорной части «электронного носа», представляющей собой массив из пяти полу-селективных ОПТ-сенсоров на одной подложке на основе полупроводникового ВТВТ-содержащего олигомера и четырех различных рецепторных слоев. Изготовленный датчик, будучи интегрированным в специально сконструированную измерительную ячейку, позволяет одновременно получать и обрабатывать массив откликов с каждого ОПТ-сенсора. Продемонстрирована возможность применения «электронного носа» для обнаружения ряда токсичных газов и достоверного выявления ранней порчи продуктов на примере куриного мяса. Методология и методы исследования. Методология работы заключалась в систематическом анализе взаимосвязей между химическим строением, морфологией, методом нанесения функциональных полимерных и олигомерных слоев и сенсорными свойствами тонкопленочных ОПТ на основе таких слоев. Полупроводниковые и рецепторные слои изготавливали методами Ленгмюра-Блоджет (ЛБ) и Ленгмюра-Шеффера (ЛШ), диэлектрические, интерфейсные и полимерные проводящие слои - методами вращающейся подложки (МВП) и дозирующего лезвия (МДЛ), серебряные контакты - трафаретной и струйной печатью. Морфологию и степень заполнения для всех типов слоев определяли методами атомно-силовой (АСМ) и поляризационно-оптической микроскопии (ПОМ), а также интерферометрии. Электрические свойства полученных ОПТ, а также емкость диэлектрика и рабочие напряжения ППСУ измеряли при помощи зондовой станции. Сенсорные свойства измеряли в специально сконструированной газовой ячейке с использованием газовых аналитических смесей, полученных термодиффузионным методом, разбавляя газовый поток из источника микропотока в генераторе газовых смесей в необходимое количество раз. Степень достоверности результатов исследования. Достоверность результатов подтверждена многократным воспроизведением полученных результатов, что позволило собрать большой набор статистических данных, подтверждающих правильный выбор методик изготовления и исследования ОПТ-сенсоров. Все полученные в работе результаты опубликованы в высокоцитируемых журналах, входящих в перечень ВАК и Web of Sсience, и прошли тщательную проверку рецензентов указанных журналов.