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   场效应晶体管中的有机半导体材料

   如前所述,在有机场效应晶体管器件结构中包含不同的功能材料:源漏电极、栅电极、有机半导体、绝缘材料。源漏电极材料的选取以获得较好的欧姆接触为最佳,通常为钛或者铬掺杂的金、铝。钛或者铬的掺杂是为了增加源漏电极与有机半导体薄膜的黏合。栅电极材料可以是金属、重掺杂多晶硅、铬以及其他类似金属材跚磊靴晷翁诬。瘛棵箬奋玺电层)是由⒏o2、⒐3№、s0丌以及幂谔、有机场效应晶体管器件中的活性材料,是决定器件输出特性的主要组分。本节将讨论各类有机材料在场效应晶体管器件中的应用情况。

    小分子与聚合物半导体材料在场效应晶体管中应用比较

   有机场效应晶体管中的活性材料分为小分子和聚合物两大类,基于这些 材料分别可以制备单晶、多晶以及非晶的场效应晶体管器件。通常来讲,单晶材料的迁移率要远远高于多晶及非晶材料,因为前者的缺陷浓度远远低于后者,界面散射以及载流子被捕获的概率大大降低,载流子有可能以能带模式输运。有机单晶材料以及基于单晶材料的器件都比较难于制备,但是它们可以用来研究材料中分子的排列规律、载流子输运机制,以及基于该材料场效应晶体管的极限性能。从目前研究状况来看,小分子材料的场效应迁移率要高于聚合物材料。

   小分子材料的迁移率与分子结构,特别是共轭程度、聚集态等密切相关。因此,用于场效应晶体管器件的有机小分子,要求具有较好共轭平面和较大自组织潜力,以提供共轭体系空间延伸的可能性,并达到规整的聚集状态。研究表明,当分子之间的共轭结构能够较好地重叠、产生较好的轨道耦合时,电子在轨道之间的传输比较有利,载流子传输能力将会有很大提高;而规整的聚集状态,可减少材料屮载流子在输运过程中的损失,诸如界面散射、陷阱等,从而提高载流子迁移速率。目前,利用小分子材料制备的单晶薄膜中,由于分子排列高度有序,其载流子传输特性接近能带输运机制"捌,使基于这些材料的场效应晶体管的迁移率大于10cm2/(V・θ,超过了非晶硅的水平。