有機場效應晶體管
編輯有機場效應晶體管 (OFET) 是在其溝道中使用有機半導體的場效應晶體管。 OFET 可以通過小分子的真空蒸發、聚合物或小分子的溶液澆鑄或通過將剝離的單晶有機層機械轉移到基板上來制備。 這些設備的開發是為了實現低成本、大面積的電子產品和可生物降解的電子產品。 OFET 已被制造成具有各種器件幾何形狀。 最常用的器件幾何形狀是帶有頂部漏極和源極電極的底柵,因為這種幾何形狀類似于使用熱生長的 SiO2 作為柵極電介質的薄膜硅晶體管 (TFT)。 有機聚合物,例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA),也可以用作電介質。 OFET 的優勢之一,尤其是與無機 TFT 相比,是它們前所未有的物理靈活性,這導致了生物相容性應用,例如在個性化生物醫學和生物電子學的未來醫療保健行業。
2007 年 5 月,索尼公布了xxx款全彩、視頻速率、柔性、全塑料顯示屏,其中薄膜晶體管和發光像素均由有機材料制成。
OFET 的歷史
編輯場效應晶體管 (FET) 的概念最早由 Julius Edgar Lilienfeld 提出,他在 1930 年獲得了一項專利。他提出場效應晶體管的行為類似于電容器,在源極和源極之間有一個導電通道 漏電極。 柵電極上施加的電壓控制流過系統的電荷載流子的量。
xxx個絕緣柵場效應晶體管是由貝爾實驗室的 Mohamed Atalla 和 Dawon Kahng 使用金屬氧化物半導體設計和制備的:MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)。 1959年發明,1960年問世。MOSFET又稱MOS晶體管,是世界上制造最廣泛的器件。 薄膜晶體管 (TFT) 的概念首先由 John Wallmark 提出,他于 1957 年申請了一項薄膜 MOSFET 專利,其中使用一氧化鍺作為柵極電介質。 薄膜晶體管是 1962 年由 Paul K. Weimer 開發的,他實現了 Wallmark 的想法。 TFT 是一種特殊類型的 MOSFET。
近年來,材料和制造成本的上升以及公眾對更環保的電子材料的興趣支持了有機電子產品的發展。 1986 年,三菱電機的研究人員 H. Koezuka、A. Tsumura 和 Tsuneya Ando 報告了xxx個基于噻吩分子聚合物的有機場效應晶體管。 噻吩聚合物是一種能夠傳導電荷的共軛聚合物,無需使用昂貴的金屬氧化物半導體。 此外,其他共軛聚合物已被證明具有半導體特性。 OFET 設計在過去幾十年中也有所改進。 許多 OFET 現在都是基于薄膜晶體管 (TFT) 模型設計的,這使得設備在設計中使用的導電材料更少。 在過去幾年中,這些模型在場效應遷移率和開關電流比方面得到了改進。
材料
編輯OFET 材料的一個共同特征是包含芳香族或共軛 π 電子系統,促進軌道波函數的離域化。 可以連接有利于空穴或電子傳輸的吸電子基團或供體基團。
OFET 使用許多芳香族和共軛材料作為活性半導體層已被報道,包括小分子如紅熒烯、并四苯、并五苯、二茚并苝、苝二酰亞胺、四氰基喹啉二甲烷 (TCNQ) 和聚合物如聚噻吩(尤其是聚(3-己基噻吩)( P3HT))、聚芴、聚丁二炔、聚(2,5-噻吩乙烯)、聚(對苯乙烯)(PPV)。
該領域非常活躍,著名的研究期刊每周都會報道新合成和測試的化合物。 許多評論文章記錄了這些材料的開發。
基于紅熒烯的 OFET 顯示出最高的載流子遷移率 20–40 cm2/(V·s)。 另一種流行的 OFET 材料是并五苯,自 1980 年代以來一直在使用,但其遷移率比紅熒烯低 10 到 100 倍(取決于基材)。 并五苯以及許多其他有機導體的主要問題是它在空氣中迅速氧化形成并五苯醌。 然而,如果并五苯被預氧化,并將由此形成的并五苯醌用作柵極絕緣體,則遷移率可以接近紅熒烯值。 這種并五苯氧化技術類似于硅電子器件中使用的硅氧化。
多晶四硫富瓦烯及其類似物的遷移率在 0.1–1.4 cm2/(V·s) 范圍內。
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