有机场效应晶体管和研究(4)

2019-08-31 17:12

图11有机单晶离子晶体管基本结构

利用PDMS制成弹性体基底,使有机红荧烯单晶吸附在上面,在有机单晶体红荧烯与栅极间夹入了低粘滞度和高离子导电率离子液体1-ethyl-3-methyl-imidazolium bis( trifluoromethanesulfonyl) imide作为栅极绝缘体。外加栅极电压,离子就会发生迁移,在栅极与离子液体之间的界面和离子液体与有机单晶体之间的界面上,由离子蓄积而形成双电荷层。此时,由于离子液体中的离子与有机单晶体电极的距离只有1nm,外加微弱电压就实现了高电场。该开发晶的工作电压(约0. 2 V),为现有有机FET的约1/500~1/100。电荷迁移率更是高达10cm2 / ( V?s),达到了采用双电荷层的有机FET中的最大值。超过了非晶硅的电荷迁移率((1.0 cm2/ (V·s)左右),可满足有机柔性显示器所需的性能。另外,在0.1~1MHz的宽频率下具有高电解电容,并具备高速开关性能。Ono等人分析比较了也报道了加入五种不同阴离子液体制成的红荧烯单晶体管的性能。Nakanotani等人也报道了使用金-钙不对称电极介于BSB-Me单晶制成的具有双极性特性的晶体管,虽然只有0. 005 cm2 / ( V·s)的迁移率,但是由于BSB-Me具有很高的发光效率因而BSB-Me单晶晶体管也展示了很好的发光性能,有望用来制备蓝光固体激光器。

5结论与展望

从第一个具有真正意义上的有机场效应晶体管产生以来,它已获得了巨大的发展,OFET以其柔性好、成木低、质量轻等优点展现出良好的应用前景,并已经在一些低端市场取得应用。目前有机场效应晶体管面临的主要问题和发展趋势有以下几方面:

(1)在材料方面,类型过于单一,n型有机半导体材料较少,开关速度不稳定,大多数有机材料载流子迁移率过低。限制了有机场效应晶体管的进一步发展。因此,探索高迁移率且具有良好工作性能的新材料是OFET所要解决的问题之一。

(2)在器件制备技术方面 ,OFET器件的各层几乎都要涉及成木昂贵的真空技术,因此研制出新的成膜技术和更为简单、成木更低的制作工艺是近年来发展

的一个方向。

(3)在制作工艺上,OFET的沟道长度很难进一步降低且器件存在开启电压大、工作电流低等缺点。

(4)从外界影响因素看,如材料的纯度、不同介电常数的绝缘层以及衬底温度等,如何排除干扰,提高器件的稳定性和寿命也应得到高度币视。

(5)从产业化角度看,要实现真正的产业化,有机电子器件在很多方面还需要不断的改进,例如,室温及大气环境下制备的器件性能还有待进一步提高,大气环境下器件稳定性和寿命也有待提高才能满足商业化的需求。

目前有机场效应晶体管材料和器件的发展面临着以上种种困难,尚不能与无机硅半导体材料相提并论。今后的研究仍然要以材料、器件工艺、器件稳定性和寿命为主要研究方向。另外,有机场效应晶体管目前仍然在延续使用无机MOSFET的载流子传输理论和模型,尚没有统一的有机半导体载流子传输机理。因此,探索一种适用于OFET的载流子传输机理和模型也是当前有待解决的难题。

参考文献

[1]MUKHERJEE B,SHIN T,SIM K,et al.Periodic arrays of organiccrystals on polymer gate dielectric for low-voltage field-effect transistors and complementary inverter[J]. J Mater Chem,2010,20:9047 - 9051.

[2]KAJII H,LE Y,NITANI M,et al.N-channel organic field-effecttransistors containing carbonyl-bridged bithiazole derivative fabrica-ted using polyfluorene derivatives as solution-processed buffe layers[J].Org Electron,2010,11( 12) : 1886 -1890.

[3]CHUNG D S,YUN W M,NAM S,et al. All-organic solution-pro-cessed two-terminal transistors fabricated using the photoinduced p-channels[J].ApplPhysLett,2009,94( 4) : 043303. [4]HAMADANI B H,CORLEY D A,CISZEK J W,et al.Controllingcharge injection in organic field-effect transistors using self-assem-bled monolayers[J].Nano Lett,2006,6( 6) : 1303 - 1306.

[5]IHM K,KIM B,KANG T H,et al.Molecular orientation dependenceof hole-injection barrier in pentacene thin film on the Au surface inorganic thin film transistor [J].ApplPhysLett,2006,89( 3) : 33504.

[6]MAEDA T,KATO H,KAWAKAMI H.Organic field-effect tran-sistors with reduced contact

resistance[J].ApplPhysLett,2006,89( 12) : 123508.

[7]HONG K,YANG S Y,YANG C,et al.Reducing the contact resist-ance in organic thin-film transistors by introducing a PEDOT: PSShole-injection layer[J].Org Electron,2008,9( 5) : 864 - 868.

[8]HILL I G,RAJAGOPAL A,KAHN A,et al.Molecular level align-ment at organic semiconductor-metal interfaces[J].ApplPhysLett,1998,73( 5) : 662 - 664.

[9]WEIS M,MANAKA T,LWAMOTO M.Effect of Traps on Carrier In-jection and Transport in Organic Field-effect Transistor[J].IEE J TElectr,2010,5( 4) : 391 - 394.

[10]KITAMURA M,IMADA T,ARAKAWA Y.Organic light-emittingdiodes driven by pentacene-based thin-film transistors[J].ApplPhysLett,2003,83( 16) : 3410 - 3412. [11]SUNDAR V C,ZAUMSEIL J,PODZOROV V,et al.Elastomerictransistor stamps: Reversible probing of charge transport in organiccrystals[J].Science,2004,303( 5664) : 1644 - 1646.

[12]MADDALENA F,SPIJKMAN M,BRONDIJK J J,et al.Devicecharacteristics of polymer dual-gate field-effect transistors[J].OrgElectron,2008,9( 5) : 839 - 846.

[13]SALIM N T,AW K C,PENG H,et al.New 3-( ( 2': 2″,5″: 2″-ter-thiophene) -3 ″-yl) acrylic acid as active layer for organic field-effect transistor[J]. Mater ChemPhys,2008,111( 1) : 1 - 4.

[14]WANG G M,SWENSEN J,MOSES D,et al.Increased mobilityfromregioregular poly ( 3-hexylthiophene ) field-effect transistors[J].J ApplPhys,2003,93( 10) : 6137 -6141. [15]CHANG J F,SUN B Q,BREIBY D W,et al.Enhanced mobility ofpoly( 3-hexylthiophene) transistors by spin-coating from high-boil-ing-point solvents[J].Chem Mater,2004,16( 23) : 4772 - 4776.

[16]XU G F,BAO Z A,GROVES J T.Langmuir-Blodgett films of regio-regular poly ( 3-hexylthiophene ) as field-effect transistors[J].Langmuir,2000,16( 4) : 1834 - 1841. [17]TAKASHI K,TAKASHI N,HIROYOSHI N.Air-mediated self-or-ganization of polymer semiconductors for high-performance solution-processable organic transistors[J].APPlPhysLett,2011,98:063304 - 063307.

[18]PONOMARENKO S A,KIRCHMEYER S,ELSCHNER A,et al.Star-shaped oligothiophenes for solution-processible organic field-effect transistors[J].AdvFunct Mater,2003,

13( 8) : 591 - 596.

[19]PEI J,WANG J L,CAO X Y,et al.Star-shaped polycyclic aromat-ics based on oligothiophene-functionalized truxene: Synthesis,prop-erties,and facile emissive wavelength tuning[J].J Am ChemSoc,2003,125( 33) : 9944 - 9945.

[20]SUN Y M,XIAO K,LIU Y Q,et al.Oligothiophene-functionalizedtruxene: Star-shaped compounds for organic field-effect transistors[J].AdvFunct Mater,2005,15( 5) : 818 -822.


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