薄膜トランジスタアプリケーションのためのハイブリッドアセン-チオフェン分子に基づくpチャンネル有機半導体
Jeffrey A Merlo1, Christopher R Newman, Christopher P Gerlach
1Department of Chemical Engineering and Materials Science, University of Minnesota, 421 Washington Avenue SE, Minneapolis, Minnesota 55455, USA.
Journal of the American Chemical Society
|March 18, 2005
まとめ
2つの新しい有機半導体である5,5'-bis(2-テトラセニル) -2,2'-ビチオフェンと5,5'-bis(2-アンスラセニル) -2,2'-ビチオフェンは,有機薄膜トランジスタ (OTFT) の高い熱安定性と有望な穴の可動性を示しています. コンパウンド2は空気安定性が向上し,将来のOTFTアプリケーションに適しています.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- オーガニック・エレクトロニクス
- 半導体物理学 半導体物理学
背景:
- 有機半導体は,柔軟で低コストの電子機器の開発に不可欠です.
- 有機半導体の安定性と性能の向上は,実用的なアプリケーションにとって不可欠です.
- ペンタセンは基準材料ですが,空気への安定性は限界です.
研究 の 目的:
- 2つの新しいpチャネル有機半導体を合成し,特徴づけること: 5,5'-bis(2-テトラセニル) -2,2'-ビチオフェン (1) と 5,5'-bis(2-アンスラセニル) -2,2'-ビチオフェン (2).
- オーガニック薄膜トランジスタ (OTFT) の潜在的な使用のための構造的,熱的,電気的性質を評価する.
- ペンタセンのような既知の材料との性能と安定性を比較するために.
主な方法:
- 新しい有機半導体化合物の合成.
- 広角X線微分法 (WAXD) と牧草インシデンスX線微分法 (GIXD) を用いた構造的特徴化.
- 原子力顕微鏡 (AFM) による形態学的分析.
- 薄膜トランジスタ (TFT) の電気特性,移動性および接触抵抗測定を含む.
- 分解温度分析による熱安定性の評価.
- アクティベーションエネルギーを決定するための変数温度測定.
- 空気の長期安定性テスト.
主要な成果:
- 化合物1と2は,分別530°Cと425°Cの分解温度で高い熱安定性を示しています.
- 1 と 2 の薄膜は,基板にほぼ垂直な方向を向けた分子で,似たようなトリクリニック包装構造を採用します.
- 1と2に基づくOTFTは,それぞれ0.5cm2/Vsと0.1cm2/Vsの立派な穴の移動性を達成します.
- ゴールドコンタクトの特定のコンタクト抵抗は2〜3×104オムcmの範囲にあります.
- 両化合物は,ペンタセンと比較して,空気安定性の改善を示しています.
- 低アクティベーションエネルギー (22-27 meV) が観測され,効率的な充電輸送を示しています.
結論:
- 合成された有機半導体1と2は,優れた熱と良好な空気安定性を有しています.
- 分子包装と電子特性により,pチャネル有機薄膜トランジスタアプリケーションに適しています.
- 特にコンパウンド2は,安定性と性能が向上したため,将来のOTFT開発に希望を示しています.
