新型有机场效应管研究：PFN+Br-中间层的引入提高C60单晶场效应管的性能

发布日期：2019-12-09

有机场效应晶体管(organic field—effecttransistors)作为新一代电子元器件，自1986年问世以来，引起了学术界和工业界的广泛关注。与传统的无机半导体材料相比，有机半导体具有材料来源广，制备工艺简单，可与柔性衬底兼容等优点，在众多领域具有广泛的应用。有机场效应管性能的调解可以采用两种不同的手段：一、通过化学修饰来调解分子聚集态结构与界面电荷陷阱；二、提高载流子注入电极的效率，通常方法为采用钙、镁等低功函数材料或采用复合电极，减小接触电阻。

Science China Chemistry近发表的一篇文章，报道了一种基于C60单晶的新型有机场效应管。通过PFN+Br-中间层的引入，大大地减小了电极与半导体层的接触电阻，提高了载流子注入电极的效率。其电子迁移率高达5.60cm2V-S-，阈值电压能够低4.90V，性能远远高于没有PFN+Br-中间层的器件。

 图1. C60带状晶体的形貌与晶体结构图：（a）C60晶体光学成像图；

（b）C60晶体的AFM形貌图；（c）C60晶体的TEM成像图；（d）C60晶体的SAED图

本研究采用美国Delong公司生产的超小型低电压透射电镜—LVEM5来表征C60的单晶带结构（如图1c所示），其主机采用Schottky场发射电子枪，能够提供高亮度高相干的电子束，并可直接放置于实验室的桌面上。

       在输出曲线中可以看出，IDS与VDS具有良好线性，表现出良好饱和特性。（如图2所示）。

图2. 场效应管的性能表征：C60单晶不涂覆（a-c）/涂覆（d-f）共轭聚电极；

(a,d)转移曲线图；（b,e）45个器件电荷迁移率柱状图；（c,f）输出曲线图

LVEM5加速电压只有5KV，但可以实现1.5 nm的分辨率，纳米结构可以获得高质量的电镜照片，且直接保存Tiff格式，无需转码。无需液氮，无需专人操作管理，操作维护简单快捷，是实验室的理想选择。