基于混合乙烯-烯分子的p通道有机半导体用于薄膜晶体管应用
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
概括
两个新型有机半导体,5,5'-bis(2-tetracenyl) -2,2'-bithiophene和5,5'-bis(2-anthracenyl) -2,2'-bithiophene,显示出高热稳定性和有机薄膜晶体管 (OTFT) 的有希望的孔移动性. 复合物2显示了增强的空气稳定性,使其适合未来的OTFT应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机电子 有机电子
- 半导体物理 半导体物理
背景情况:
- 有机半导体对于开发灵活和低成本的电子设备至关重要.
- 提高有机半导体的稳定性和性能对于实际应用至关重要.
- 五烯一直是基准材料,但它的空气稳定性是一个局限性.
研究的目的:
- 为了合成和描述两个新的p通道有机半导体:5.5'-bis(2-tetracenyl) -2.2'-bithiophene (1) 和5.5'-bis(2-anthracenyl) -2.2'-bithiophene (2).为了合成和描述两个新的p通道有机半导体:5.5'-bis(2-tetracenyl) -2.2'-bithiophene (1) 和5.5'-bis(2-anthracenyl) -2.2'-bithiophene (2).
- 评估它们的结构,热和电性能,以便在有机薄膜晶体管 (OTFT) 中潜在使用.
- 为了比较它们的性能和稳定性与已知材料,如太烯.
主要方法:
- 新型有机半导体化合物的合成.
- 使用广角X射线衍射 (WAXD) 和草地发射X射线衍射 (GIXD) 的结构性表征.
- 通过原子力显微镜 (AFM) 进行形态分析.
- 薄膜晶体管 (TFT) 的电气特性,包括移动性和接触电阻测量.
- 通过分解温度分析进行热稳定性评估.
- 可变温度测量以确定激活能量.
- 长期空气稳定性测试.
主要成果:
- 化合物1和2具有高热稳定性,分解温度分别为530°C和425°C.
- 1和2的薄膜采用类似的三临床包装结构,分子的方向几乎垂直于基板.
- 基于1和2的OTFT实现了相当可观的孔移动性,分别为0.5cm2/Vs和0.1cm2/Vs.
- 黄金接触器的特定接触电阻在2-3 x 104欧姆·厘米的范围内.
- 这两种化合物都显示出与五烯相比,改善了空气稳定性.
- 观察到低激活能量 (22-27 meV),表明有效的电荷传输.
结论:
- 合成的有机半导体1和2具有出色的热稳定性和良好的空气稳定性.
- 它们的分子包装和电子特性使它们适用于p通道有机薄膜晶体管应用.
- 特别是复合物2,由于其增强的稳定性和性能特征,对未来的OTFT发展充满希望.
