新型有機(jī)場效應(yīng)管研究：中間層的引入大提高C60單晶場效應(yīng)管的性能

   有機(jī)場效應(yīng)晶體管(organic field—effecttransistors)作為新代電子元器件，自1986年問世以來，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體材料相比，有機(jī)半導(dǎo)體具有材料來源廣，制備工藝簡單，可與柔性襯底兼容等點(diǎn)，在眾多域具有廣泛的應(yīng)用。有機(jī)場效應(yīng)管性能的調(diào)解可以采用兩種不同的手段：、通過化學(xué)修飾來調(diào)解分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與界面電荷陷阱；二、提高載流子注入電的效率，通常方法為采用鈣、鎂等低功函數(shù)材料或采用復(fù)合電，減小接觸電阻。

   Science China Chemistryzui近發(fā)表的篇文章，報(bào)道了種基于C₆₀單晶的新型有機(jī)場效應(yīng)管。通過PFN+Br-中間層的引入，大大地減小了電與半導(dǎo)體層的接觸電阻，提高了載流子注入電的效率。其電子遷移率高達(dá)5.60cm2V^-S^-，閾值電壓能夠低至4.90V，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于沒有PFN+Br-中間層的器件。

 圖1. C₆₀帶狀晶體的形貌與晶體結(jié)構(gòu)圖：（a）C₆₀晶體光學(xué)成像圖；

（b）C₆₀晶體的AFM形貌圖；（c）C₆₀晶體的TEM成像圖；（d）C₆₀晶體的SAED圖

   本研究采用美國Delong公司生產(chǎn)的超小型低電壓透射電鏡—LVEM5來表征C₆₀的單晶帶結(jié)構(gòu)（如圖1c所示），其主機(jī)采用Schottky場發(fā)射電子槍，能夠提供高亮度高相干的電子束，并可直接放置于實(shí)驗(yàn)室的桌面上。

   在輸出曲線中可以看出，IDS與VDS具有良好線性，表現(xiàn)出良好飽和性。（如圖2所示）

圖2. 場效應(yīng)管的性能表征：C60單晶不涂覆（a-c）/涂覆（d-f）共軛聚電；

(a,d)轉(zhuǎn)移曲線圖；（b,e）45個(gè)器件電荷遷移率柱狀圖；（c,f）輸出曲線圖

   LVEM5加速電壓只有5KV，但可以實(shí)現(xiàn)1.5 nm的分辨率，納米結(jié)構(gòu)可以獲得高質(zhì)量的電鏡照片，且直接保存Tiff格式，無需轉(zhuǎn)碼。無需液氮，無需人操作管理，操作維護(hù)簡單快捷，是實(shí)驗(yàn)室的理想選擇。

* 展會(huì)快訊：

Quantum Design中國子公司參加了 10月17-22日 在 成都 舉辦的“2017年全國電鏡年會(huì)”，歡迎各位感興趣的老師、同學(xué)親臨展臺(tái)，參觀指導(dǎo)，我們隨時(shí)期待與您相會(huì)！

* 參考文獻(xiàn)：

Enhanced performance of field-effect transistors based on C60 single crystals with conjugated polyelectrolyte. Sci China Chem. April (2017) Vol.60 No.4.