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新型有機(jī)場效應(yīng)管研究:中間層的引入大提高C60單晶場效應(yīng)管的性能

時(shí)間:2017-10-20閱讀:1434

   有機(jī)場效應(yīng)晶體管(organic field—effecttransistors)作為新代電子元器件,自1986年問世以來,引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體材料相比,有機(jī)半導(dǎo)體具有材料來源廣,制備工藝簡單,可與柔性襯底兼容等點(diǎn),在眾多域具有廣泛的應(yīng)用。有機(jī)場效應(yīng)管性能的調(diào)解可以采用兩種不同的手段:、通過化學(xué)修飾來調(diào)解分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與界面電荷陷阱;二、提高載流子注入電的效率,通常方法為采用鈣、鎂等低功函數(shù)材料或采用復(fù)合電,減小接觸電阻。

   Science China Chemistryzui近發(fā)表的篇文章,報(bào)道了種基于C60單晶的新型有機(jī)場效應(yīng)管。通過PFN+Br-中間層的引入,大大地減小了電與半導(dǎo)體層的接觸電阻,提高了載流子注入電的效率。其電子遷移率高達(dá)5.60cm2V-S-,閾值電壓能夠低至4.90V,性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于沒有PFN+Br-中間層的器件。

 

 圖1. C60帶狀晶體的形貌與晶體結(jié)構(gòu)圖:(a)C60晶體光學(xué)成像圖;

(b)C60晶體的AFM形貌圖;(c)C60晶體的TEM成像圖;(d)C60晶體的SAED圖

   本研究采用美國Delong公司生產(chǎn)的超小型低電壓透射電鏡—LVEM5來表征C60的單晶帶結(jié)構(gòu)(如圖1c所示),其主機(jī)采用Schottky場發(fā)射電子槍,能夠提供高亮度高相干的電子束,并可直接放置于實(shí)驗(yàn)室的桌面上。

   在輸出曲線中可以看出,IDS與VDS具有良好線性,表現(xiàn)出良好飽和性。(如圖2所示)

圖2. 場效應(yīng)管的性能表征:C60單晶不涂覆(a-c)/涂覆(d-f)共軛聚電;

(a,d)轉(zhuǎn)移曲線圖;(b,e)45個(gè)器件電荷遷移率柱狀圖;(c,f)輸出曲線圖

   LVEM5加速電壓只有5KV,但可以實(shí)現(xiàn)1.5 nm的分辨率,納米結(jié)構(gòu)可以獲得高質(zhì)量的電鏡照片,且直接保存Tiff格式,無需轉(zhuǎn)碼。無需液氮,無需人操作管理,操作維護(hù)簡單快捷,是實(shí)驗(yàn)室的理想選擇。

 

* 展會(huì)快訊:

Quantum Design中國子公司參加了 10月17-22日 在 成都 舉辦的“2017年全國電鏡年會(huì)”,歡迎各位感興趣的老師、同學(xué)親臨展臺(tái),參觀指導(dǎo),我們隨時(shí)期待與您相會(huì)!

 

* 參考文獻(xiàn):

Enhanced performance of field-effect transistors based on C60 single crystals with conjugated polyelectrolyte. Sci China Chem. April (2017) Vol.60 No.4.

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