有机单晶场效应晶体管
单分子 场效应晶体管 am
单分子场效应晶体管am
单分子场效应晶体管（Single-Molecule Field-Effect Transistor，简称SMFET）是一种极其微小的电子器件，其尺寸缩小到了单分子级别。
在该装置中，单个有机分子或无机分子作为通道材料，置于两个电极之间，通过第三个电极（栅极）施加电压来调控分子的能级，从而改变通过分子的电流。
这种晶体管允许科学家研究分子层面的电子传输行为，有助于推动纳米电子学和分子电子学的发展，有望在未来实现极高密度集成的电子元器件和新型纳米电子设备。
AM在此处没有明确指向，推测如果是AM-FET，可能指的是有源矩阵（Active Matrix）与单分子场效应晶体管技术的结合，常见于高性能显示技术等应用场景中。
有机场效应晶体管-2014
Current (I)voltage (V) characteristics, at VG
测定迁移率的公式： ID=(W/L) Ci µ (VG﹣VT)VD (linear) ID=(W/2L) Ci µ (VG﹣VT)2 (saturation)
载流子迁移率的测试方法：飞行时间法（TOF）
d
t
寡聚噻吩、硒吩衍生物
噻吩芳环寡聚衍生物
有机场效应晶体管：p型小分子材料
硫族杂稠环衍生物
有机场效应晶体管：p型小分子材料
四硫富瓦烯衍生物 含氮杂稠环衍生物
有机场效应晶体管：p型小分子材料
酞菁卟啉衍生物 其它p型小分子材料
有机场效应晶体管：n型小分子材料
含氟n型小分子材料 酸酐酰亚胺n型小分子材料
有机场效应晶体管
苏仕健 mssjsu@
华南理工大学 高分子光电材料与器件研究所
世界第一台计算机
生日：1946年2月14日 姓名：电子数值积分和计算机（Electronic Numerical Integrator And Computer，ENIAC） 父母：美国陆军军械部、美国宾夕法尼亚 大学莫尔学院 组成：17468个电子管、6万个电阻器、1万 个电容器和6千个开关，重30吨，占地160 平方米，耗电174千瓦，耗资45万美元。 运算能力：5千次加法或400次乘法运算/秒
-5
-30 V
-5
-80 V
-5
-20 V
-5
-5
-60 V
-5
-6
-10 V 0V
0.0 0 -20 -40 -60 -80
-40 V -20 V 0V
0.0 0 -10 -20 -30 Drain voltage (V) -40
有机场效应晶体管
有机场效应晶体管
有机场效应晶体管（OECT）又称为有机金属-半导体叠层结构场效应晶
体管，它是一种新型的晶体管，利用其独特的金属-半导体叠层结构来
实现高性能的特性。
它由两个极性不同的半导体片和一个金属片构成，这三层物质的叠加使得它可以有效的运行电子信号。
有机场效应晶体管具有良好的抗干扰能力，可以有效抑制外部电磁波
对晶体管工作效果造成的干扰，大大降低噪声对电路输出信号的影响。
此外，它还具有低工作电压、低漏出电流、可调节增益带宽等优点，
这样它就可以用于微处理器、计算机系统和无线设备等多种复杂电路
的应用场合。
有机场效应晶体管的另外一个显著优势是，它耗电量低，与普通的晶
体管相比耗电量可以降低9成以上，这也是它被广泛应用的原因之一。
同时，它的封装方式也采用了更小的尺寸，可以显著减少电路板的大小，有利于减少电路外部的电磁波泄漏，也可以节省更多的空间。
总而言之，有机场效应晶体管具有高强度抗干扰、低耗电量、小封装
等特性，它有着广泛的应用前景，是推动新型电子电路的一个重要组
成部分。
它的实用性和易于使用的优势将使它能够更好的满足我们生
活中的用电需求，为未来的智能电子装置带来更多的可能性。
有机场效应晶体管器件及功能化应用
有机场效应晶体管器件及功能化应用有机场效应晶体管器件，这玩意儿听起来就特别高大上，对不对？就好像是科技世界里的神秘小盒子，里面藏着无数的奥秘呢。
咱们先来说说这有机场效应晶体管器件是啥。
简单来讲，它就像是一个超级灵敏的小开关，不过这个开关可不像咱们家里普通的电灯开关那么简单粗暴。
它是利用有机半导体材料做成的，能够在电场的作用下控制电流的通断，就像一个特别聪明的小门卫，只让特定的“人”（电子或者空穴）在特定的时候通过。
你可以把它想象成一个狭窄的小通道，旁边站着这个聪明的小门卫，它根据各种信号决定谁能走这个通道。
那这东西有啥用呢？嘿，用处可大了去了。
在显示技术里，它就像是幕后的大英雄。
现在咱们用的很多高清屏幕，都有它的功劳。
它就像一个特别精细的画笔，能够精确地控制每个像素点的显示，让画面变得超级清晰。
要是没有它呀，咱们看的那些高清大片，可能就会变得模糊不清，就像隔着一层雾看东西一样。
再说说传感器方面。
有机场效应晶体管器件就像是一个超级敏感的小鼻子。
比如说检测环境中的有害气体，它能闻到那些我们人类鼻子闻不到的危险气息。
它是怎么做到的呢？其实就是当那些有害气体分子靠近它的时候，会影响到它内部的电学性能，就像给这个小鼻子挠了挠痒痒，然后它就知道有“坏蛋”来了，接着就可以发出信号提醒我们。
这在环保领域可太重要了，如果把我们的环境比作一个大房子，那这个器件就是房子里敏锐的小卫士，时刻警惕着那些看不见的危险。
在电路集成方面，它又像是一个灵活的小积木。
工程师们可以把很多个这样的有机场效应晶体管器件组合在一起，就像搭积木一样，构建出各种各样复杂的电路。
这些电路又能组成我们生活中的各种电子产品，从小小的手机到大大的电脑。
如果把电子产品比作一个复杂的机械兽，那这些有机场效应晶体管器件就是组成这个机械兽的一个个小零件，缺了哪个都不行。
功能化应用这一块呢，更是有趣得很。
比如说在生物医学领域，它有点像一个微型的探测器。
可以被制作成超小的生物传感器，放到人体里面去检测各种生理信号。
有机场效应晶体管和研究(可打印修改)
有机场效应晶体管的研究摘要：有机场效应晶体管(Organic Field Effect Transistors,OFETs)是以有机半导体材料作为有源层的晶体管器件。
和传统的无机半导体器件相比，由于其可应用于生产大面积柔性设备而被人们广泛的研究，在有机发光、有机光探测器、有机太阳能电池、压力传感器、有机存储设备、柔性平板显示、电子纸等众多领域具有潜在而广泛的应用前景。
文中对OFET结构和工作原理做了简要介绍，之后重点讨论了最近几年来OFET中有机材料和绝缘体材料的发展状况，接着总结了OFET制备技术，最后对OFET发展面临问题及应用前景做了归纳和展望。
关键词：有机半导体材料；有机场效应晶体管；迁移率;绝缘体材料；柔性面板显示0引言场效应晶体管( Field Effect Transistor FET)是利用电场来控制固体材料导电性能的有源器件。
由于其所具有体积小、重量轻、功耗低、热稳定性好、无二次击穿现象以及安全工作区域宽等优点，现已成为微电子行业中的重要元件之一。
目前无机场效应晶体管已经接近小型化的自然极限，而且价格较高，在制备大表面积器件时还存在诸多问题。
因此，人们自然地想到利用有机材料作为FET的活性材料。
自1986年报道第一个有机场效应晶体管( OFET )以来，OFET研究得到快速发展，并取得重大突破。
由于OFET具有以下突出特点而受到研究人员的高度重视：材料来源广，工作电压低，可与柔性衬底兼容，适合低温加工，适合大批量生产和低成本，可溶液加工成膜等。
从使用共扼低聚物成功地制造出第一个有机场效应晶体管，到全有机全溶液加工的光电晶体管的诞生，这些突破性进展对有机半导体材料的发展无论从理论上还是工业生产上都起到了巨大的推动作用。
1器件结构、工作原理及性能评定1. 1有机场效应晶体管基本结构传统的有机场效应晶体管的主要包括底栅和顶栅两种结构，其中底栅和顶栅结构又分别包括顶接触和底接触两种结构，如图1所示。
有机场效应晶体管
有机场效应晶体管有机场效应晶体管胡文平中国科学院化学研究所有机固体实验室，北京 100190有机半导体场效应晶体管概念的提出可以追述到上个世纪70年代。
当时“导电聚合物”的发现震惊了整个世界，传统的被认为是绝缘体的聚合物，经过适当的掺杂处理变成了半导体、甚至导体。
人们在惊叹材料世界丰富多样的同时，也在积极开拓导电聚合物的应用领域，譬如在电子器件、晶体管方面的应用就是当时最活跃的领域之一。
有机场效应晶体管主要的优点是：材料来源广、成膜技术多（如甩膜、滴膜、LB，分子自组装等成膜技术）、低温加工、电学性质容易调制（通过引入侧链或取代）、可与柔性衬底兼容、器件尺寸小（可达分子尺度）、集成度高、适合大批量生产和低成本等。
正是由于有机场效应晶体管具有这些比无机场效应晶体管更突出的优势，使得有机场效应晶体管具有更为广阔的市场前景。
有机场效应晶体管可以制成大面积器件，大规模互补集成电路；用于平板显示器的驱动电路，作为记忆组件用于交易卡、智能卡和身份识别卡等；还可以用于制备各种气体传感器；利用场效应晶体管结构可以研究高度有序有机材料的超导性，实现有机激光。
这里我们主要就高迁移率有机半导体材料及其器件，以及材料的本征性能揭示与分析进行介绍。
参考文献：1.Rongjin Li, Wenping Hu, Yunqi Liu and Daoben Zhu, Micro- and Nanocrystals of Organic Semiconductors, Acc. Chem. Res. 2010, 43, 529-540.2.Yugeng Wen, Yunqi Liu, Yunlong Guo, Gui Yu, and Wenping Hu, Chem. Rev. 2011, 111(5), 3358-3406.3.Chengliang Wang, Huanli Dong, Wenping Hu, Yunqi Liu and Daoben Zhu, Chem. Rev. 2012, 112, 2208–2267.4.胡文平，有机场效应晶体管，北京，科学出版社，2011.8.5.Wenping Hu, Organic Optoelectronics, Weinheim, WILEY-VCH, 2012.10, Germany.胡文平：男，1970年生，中国科学院化学研究所研究员，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。
有机场效应晶体管和场效应晶体管
有机场效应晶体管和场效应晶体管下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!有机场效应晶体管(OFET)和场效应晶体管(FET)是两种不同类型的电子器件,它们都利用电场效应来控制电流的流动。
ofet结构
ofet结构
OFET (Organic Field Effect Transistor)结构指的是一种基于有机分子材料的场效应晶体管结构。
OFET查询可以分为单晶OFET 和聚合物薄膜OFET两类。
单晶OFET具有优异的电学特性，主要包括源、漏电极、栅极和有机半导体层。
其中，源、漏电极通常采用金属材料，栅极通常采用透明的导电材料，有机半导体层通常采用由有机小分子组成的晶体结构，其主要特点是具有高的载流子迁移率和快的响应速度。
聚合物薄膜OFET结构相对单晶OFET更加简单，其结构由源、漏电极、栅极和聚合物薄膜层组成。
其中，源、漏电极通常采用金属材料，栅极通常采用透明的导电材料，聚合物薄膜层则由高分子材料组成。
聚合物薄膜OFET具有制备成本低、易于大规模制备等优点，但其载流子迁移率和响应速度相对单晶OFET较差。
1。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 概 述
场效应晶体管 (field2effect transistors , FETs) 是现 代微电子学最主要的组成部分 ,它是基于自由载流 子向 半 导 体 中 可 控 注 入 的 有 源 器 件 。1930 年 , Lilienfeld[1] 首先提出了场效应晶体管的原理 :类似于 一个电容器 ,源2漏电极之间的导电沟道作为电容器 的一个极板 ,栅极作为另一个极板 ,沟道中的电荷载 流子密度通过加在栅极上的电压来进行调制 。1960 年 ,Kahng 和 Atalla 制出了第一个硅基的金属2氧化 物2半导体场效应晶体管 (MOSFET) [2] ,这是一个历 史性的突破 。自那以后 ,基于无机半导体的场效应 晶体管的研究逐渐趋于成熟 。
对有机半导体场效应的第一次描述可以追溯到 1970 年[13 —15] ,但是直到 1987 年 Koezuka 和他的合作 者报道了基于电化学聚合得到的聚噻吩结构之后 , OFETs 才被认为是电子器件领域很有潜力的发展对 象 ,而这也是关于有机场效应晶体管的第一次描 述[16 ,69] 。通过不断研究发现 :有机薄膜器件不仅易 于制作 ,而且自从第一个有机场效应晶体管制作出 来之后 ,不管是基于小的有机分子[17 ,18] 还是基于共 轭聚合物[15 ,19 ,20] 的有机器件的性能都得到了显著的 提高[21 ,22 ,70] 。例如 : 对于并五苯多晶有机薄膜场效 应 晶 体 管 , 其 场 效 应 迁 移 率 μ = 013 —115 cm2ΠVs[23 —25] , 这 一 数 值 可 以 与 无 定 形 硅 器 件 相 比较 。
收稿 : 2005 年 2 月 , 收修改稿 : 2005 年 6 月 3 通讯联系人 e2mail :huwp @iccas. ac. cn
虽然早在 20 世纪 40 年代后期[3] 就已经开始对 有机半导体进行研究 ,但是直到最近 10 多年 ,具有 半导体性质的有机材料才真正得到研究者的广泛关 注 。有机半导体作为晶体管的活性层早已受到研究 者的 青 睐 , 有 机 场 效 应 晶 体 管 (organic field2effect transistors ,OFETs) 的研究日益普及 。事实上 ,电子学 在经历了真空电子学和固体电子学两个时期以后 , 当前正处于以超大规模集成电路为特征的微电子学 时期 。目前超大规模集成电路芯片的线宽已做到了 0113μm 即 130nm ,美国工业界估计在今后 15 至 20 年内 ,线宽将减小至 10nm 左右 。线宽的减小将带 来单个器件尺寸的进一步缩小和芯片集成度的进一 步提高 。但是当器件尺寸缩小到数十纳米以后 ,传
为了探索有机材料中电子的本质特性和构筑高 性能的 OFETs 器件 ,采用有机半导体单晶来构筑器 件是非常必要的 ,因为单晶中没有晶界存在 。在这 些单晶器件中 ,有机半导体单晶具有类似于无机电 子学中的单晶结构 。制作有机单晶场效应晶体管的 一个较好的方法 ,就是利用有机外延生长技术制得 以范德华力相结合而形成的有机单晶薄膜 ,遗憾的 是有机外延技术比较短缺 。现在 ,要想得ห้องสมุดไป่ตู้高质量 的有机场效应晶体管 ,并把它用于研究有机半导体 表面本质的电荷传输 ,可选择的一种方法就是在独 立的有机单晶表面制得场效应结构[27 ,28] 。令人鼓舞 的是 ,Butko 等[27] 已于 2003 年在独立的并四苯单晶 表面成功地制备出了第一个场效应晶体管 。但是和 无机单晶相比 ,有机单晶的表面更容易被破坏 ,所以 寻找一个可以很好地保持晶体质量的制作工艺[29 ,30] 对于有机单晶场效应晶体管性能的提高至关重要 。
其实 ,有机半导体非常适合于场效应实验 。由 于以弱的范德华力相结合 ,有机半导体如聚并苯[7 ,8] 和共轭聚合物[9 ,10] 表面是通过悬键来进行表征的 ———悬键可以作为电荷的陷阱并最终导致产生低的 场效应阈值[6] 。实际上 ,OFETs 的制作是以薄膜技 术为基础的 ,由于现有的有机薄膜沉积技术的推动 , 它 采 用 了 有 机 薄 膜 晶 体 管 ( organic thin2film transistors ,OTFTs) 的结构[11 ,12 ,32] 。
Abstract In order to investigate the intrinsic electronic properties of organic semiconductors , it is important to study organic single2crystal field2effect transistors. In recent years , organic single2crystal field2effect transistors have been improved greatly , not only in the technology of fabrication but also in the performance of the devices. These improvements make them attract great attention and become an important research direction of field2effect transistors. In this paper , we mainly introduce the growth methods of single crystals , various techniques for device fabrication , mobilities of these devices and influence factors. In addition , the prospect and problems of organic single2crystal transistors are discussed.
对半导体的研究 ,最基本的还是对电子本质特 性的研究 。由于结合方式不同 ,有机半导体中电子 的特性与无机半导体中电子的特性有着很大的区 别 。譬如 ,有机半导体拥有本质的分子间和分子内 的振动模式 ,这些振动模式的存在使其比通常的声
子更有效地散射电荷载流子[4] ;并且在高度极化的 有机半导体晶格中 ,通常有强的电子2声子之间的耦 合 ,这种耦合容易导致陷阱的形成 ,这也是有机器件 的迁移率一直比较低的原因所在 。
第 18 卷 第 2Π3 期 2006 年 3 月
化 学 进 展
PROGRESS IN CHEMISTRY
Vol . 18 No. 2Π3 Mar. , 2006
有机单晶场效应晶体管
刘雅玲 李洪祥 胡文平 3 朱道本 3
(中国科学院化学研究所 有机固体重点实验室 北京 100080)
摘 要 有机单晶场效应晶体管的研究对于探索电子的本质特性具有十分重要的意义 。近几年来 , 不 管是在制备技术还是在器件性能的研究方面 ,有机单晶场效应晶体管均取得了很大的进步 ,并由此引起了社 会的广泛关注 ,成为场效应晶体管领域的一个重要研究方向 。本文主要介绍了有机单晶的生长方法 、有机场 效应器件的各种制备技术 、器件的迁移率及其影响因素 ,并对有机单晶场效应晶体管的发展前景和面临的一 些问题作了简要的讨论 。
·190 ·
化 学 进 展
第 18 卷
统晶体管器件将面临严峻挑战 。首先在数十纳米量 级 PN 结无法形成 ,二极管 、三极管也就无法正常工 作 。同时 ,当源2漏极间沟道长度减小到数十纳米以 后 ,场强迅速增加 ,电子在强电场的作用下将使器件 雪崩击穿或进入栅极与沟道间的绝缘层中存储起 来 ,屏蔽栅极 ,因此场效应晶体管也将无法正常工 作 。其次 ,随着器件密度的提高 ,单位面积的发热将 变得异常巨大 ,据估计芯片每平方厘米每秒钟的发 热量将相当于发射一颗子弹 (未来超级计算机在 1cm2 可集成 1012 个器件 ,1012 Hz 开关速度 ,104 W 的 功耗) 。再者 ,量子效应将随着器件尺寸的减小而越 来越显著 。面临的这些困难与挑战 ,是传统无机半 导体工艺所难以解决的 。然而 ,有机半导体有望在 一个有机分子的区域内实现对电子运动的控制 ,从 而使分子聚集体构成有特殊功能的器件 ———分子晶 体管 ,则完全有望突破 Moore 定律的限制 ,极大地提 高电路的集成度与计算机的运行速度 。因此 ,基于 有机材料的场效应器件在最近 20 年间取得了突破 性的发展 。
到目前为止 ,虽然对有机半导体的研究已经进 行了半个世纪 ,但是人们对与其相关的许多问题 (如 极子形成过程中粒子间的相互作用) 的认识还只停 留在现象学的水平[6] ,并且对有机半导体中电荷的 输运还缺乏一个很好的精微的描述 。为了进一步研 究有机半导体中电子的本质特性 ,突破传统的时间 渡越法 (time2of2flight , TOF) 的限制是很重要的 ,而场 效应技术[5] 正好是研究材料的二维物理性质的一种 十分有效的方法 。这种技术通过不断调整横向电场 产生的电荷密度 , 而使对电荷系统尤其是针对用 TOF 方法无法测量的大载流子密度区域的研究成为 可能[6] 。由于场效应技术可以方便控制强相互关联 的电子系统 ,它作为一种方便的方法已经在基础性 的研究中得到广泛应用 。
关键词 有机单晶 场效应晶体管 迁移率 有机半导体 中图分类号 : O64915 ; TN325 文献标识码 : A 文章编号 : 10052281X(2006) 02Π320189211
Organic Single2Crystal Field2Effect Transistors
Liu Yaling Li Hongxiang Hu Wenping 3 Zhu Daoben 3 (Laboratory of Organic Solids , Institute of Chemistry , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100080 , China)