改良電極結(jié)構(gòu) 創(chuàng)新有機場效應(yīng)晶體管出爐

在國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院的大力支持下，化學(xué)所有機固體院重點實驗室研究人員與中科院微電子所科技人員合作，在高性能、低成本有機場效應(yīng)晶體管的研究方面取得新進(jìn)展，有關(guān)研究成果申請了中國發(fā)明專利并發(fā)表在J.Am.Chem.Soc.(2006,Vol.128,No.51,p.16418－16419)上。

研究人員從低成本的銅和銀的下電極結(jié)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合對二氧化硅襯底的表面修飾，通過簡單的一步溶液法在電極上生成有機電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物，從而提高了銅和銀電極的表面功函數(shù)，改進(jìn)了電極和有機半導(dǎo)體之間的接觸，降低了接觸電阻，改善了載流子的注入，從而實現(xiàn)了和金上電極結(jié)構(gòu)器件相當(dāng)?shù)母咝阅?。該方法具有普適性，可以適用于多種有機半導(dǎo)體材料。這一研究進(jìn)展可以大大降低有機場效應(yīng)晶體管的制備成本，為有機場效應(yīng)晶體管的實用化奠定了良好的基礎(chǔ)。

有機場效應(yīng)晶體管按電極結(jié)構(gòu)分為上電極結(jié)構(gòu)和下電極結(jié)構(gòu)器件。

在上電極結(jié)構(gòu)器件中，源漏電極與有機半導(dǎo)體材料之間具有良好的接觸，從而使其具有較高的性能。下電極結(jié)構(gòu)可以采用光刻技術(shù)，易實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，降低產(chǎn)品的成本。然而下電極結(jié)構(gòu)器件由于較大的電極-半導(dǎo)體接觸電阻而使場效應(yīng)性能較差。另外，目前廣泛使用的源漏電極材料為高成本的金電極，從實際應(yīng)用角度考慮最好使用低成本的金屬電極，如銅和銀等，但由于它們具有低的功函數(shù)，采用銅或銀為源漏電極制備的場效應(yīng)器件的性能不理想。因此，制備低成本、高性能的下電極結(jié)構(gòu)的器件是有機場效應(yīng)晶體管研究的一個重要目標(biāo)。

近年來，有機場效應(yīng)晶體管由于在有源矩陣顯示、射頻標(biāo)簽等方面的潛在應(yīng)用前景而備受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注并取得了長足的發(fā)展。目前高性能有機場效應(yīng)晶體管的性能已經(jīng)可以和廣泛應(yīng)用的無定形硅晶體管相媲美。相對于無機場效應(yīng)晶體管器件，有機場效應(yīng)晶體管具有低成本和柔韌性的獨特優(yōu)勢。