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[译转]有机半导体晶体管-Strain Speeds Organic Transistor

已有 2294 次阅读 2011-12-22 08:03 |系统分类:科研笔记|关键词:半导体,晶体管,有机半导体| 半导体, 晶体管, 有机半导体

[From IEEE Spectrum:http://spectrum.ieee.org/semiconductors/devices/strain-speeds-organic-transistors]
有机半导体具有可溶解于溶剂的特殊性质,可以像墨水一样被印刷在柔性的塑性材料上,从而制造出大量的便宜可靠的电路来。但一直以来,有机晶体管的载流子迁移率远远低于Si晶体,使得其应用受到极大的限制。因此如何提高其载流子迁移率成为一个重要课题。

斯坦福大学的Zhenan Bao团队,应用了在Si晶体制造工艺中常用的拉伸方法,朝一个方向拉伸有机半导体的晶格并固定下来。实验的结果表明,在特定的拉伸速度下,其载流子迁移率提高成当前最好有机半导体的4倍,这被认为是一个振奋人心的消息,虽然该速率仍仅为Si晶体中的1%,其为有机半导体实现更便宜的印刷电路,可以在显示器方面替代非晶硅(amorphous silicon),以制造更为便宜的3D塑性电视。

该团队采用的有机半导体为TIPS-pentacene(并五苯),这是一种p型半导体,常规的来讲分子之间距离较远,空穴或电子空位的跳跃较为困难,使得载流子迁移率较低。研究的思路就是将分子聚集得更紧凑一些。最初采用施加张力的拉伸尝试并不能使得分子保持最后的位置,因为有机半导体分子之间的作用力比Si晶体中要弱许多。最后采用的方法,是先将并五苯溶解,维持一定的温度放置在介质的上方,然后用一个板子以特定的角度保持恒定的速率从介质表面一定距离处刷过去,该方法拉伸了分子,并使得溶剂挥发,最后得到了想要的结果和上述性质。

通过拉伸后的光学显微照片如下图所示,可以看到不同的速率会导致不同的薄膜张力和结晶结构(crystalline texture),其中有的结构就可以带来较大的迁移率改善。
image strainted
Image: Gaurav Giri/Stanford University
Quicker Crystals: An optical microscopy image of an organic semiconductor shows that shearing at different speeds caused different crystalline texture and degrees of strain in the film. Just the right amount of strain made charge move a lot faster through the film. Click on image to enlarge.



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1 唐常杰

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