设计应用

新型电极材料在N型OFET中的应用

作者:刘浩坤1,梁强兵1,郝 阳1,张 叶1,李战峰1,冀 婷1,李国辉1,2,郝玉英1,崔艳霞1,2
发布日期:2022-05-16
来源:2022年电子技术应用第5期

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    有机晶体管(OFET)具有制备工艺简单、成本低廉、可制成柔性或半透明器件等优点,在柔性电子产品、可穿戴设备、透明显示屏幕等方面有着极大的应用潜力[1-3]。根据在半导体中传输的载流子极性不同,OFET分为P型OFET、N型OFET以及双极性OFET三种类型。由P型OFET与N型OFET共同组成的互补型开关电路,是构成逻辑电路的基本单元之一。相比于P型OFET,现阶段N型OFET的研究相对滞后,其性能有待提高[4]。影响N型OFET性能的其中一个重要原因是其电极的制备。

    当N型有机半导体与电极接触时,两者间会存在能量势垒,对应产生一定的接触电阻。能量势垒越高,接触电阻越大,越不利于电子在N型有机半导体和电极之间传输[5]。大多数N型半导体的最低未占分子轨道能级(LUMO)高于-4.0 eV,与其匹配的金属为低功函数金属,如Ca(2.9 eV)、Mg(3.66 eV)、Ag(4.26 eV)和Al(4.3 eV)等。这些低功函数金属,虽然从能级匹配的角度来看适合作为与N型有机半导体接触的电极[6-8],但是它们在空气中容易被氧化,严重影响OFET的稳定性。与这些容易被氧化的金属不同,Au具有良好的空气稳定性以及优良的导电性,是制作OFET电极的优选材料之一。但是Au的功函数较高(~5 eV),与大多数N型有机半导体接触时,会形成很高的能量势垒,另外Au电极过于昂贵,这些缺点限制了其在OFET器件中的应用。




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作者信息:

刘浩坤1,梁强兵1,郝  阳1,张  叶1,李战峰1,冀  婷1,李国辉1,2,郝玉英1,崔艳霞1,2

(1.太原理工大学 物理与光电工程学院,山西 太原030024;2.山西浙大新材料研究院,山西 太原030032)




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