《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新型電極材料在N型OFET中的應(yīng)用
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第5期
劉浩坤1,梁強兵1,郝 陽1,張 葉1,李戰(zhàn)峰1,冀 婷1,李國輝1,2,郝玉英1,崔艷霞1,2
1.太原理工大學(xué) 物理與光電工程學(xué)院,山西 太原030024;2.山西浙大新材料研究院,山西 太原030032
摘要: 相比于無機場效應(yīng)晶體管,有機場效應(yīng)晶體管(OFET)具有制備工藝簡單、成本低、柔性、透明等優(yōu)點,在柔性電子產(chǎn)品、可穿戴器件等領(lǐng)域中有廣泛用途。電極作為OFET器件的一個重要組成部分,其影響OFET器件的整體性能。為了提升電極性能,一方面可以對金屬電極進行修飾,另一方面可以使用聚合物等新材料來制作OFET電極。圍繞新型電極材料在N型OFET中的應(yīng)用展開綜述。首先,介紹OFET的一般器件結(jié)構(gòu)。接著依次介紹了修飾金屬電極、聚合物電極、碳基電極、無機化合物電極和納米線電極的N型OFET進展。最后,總結(jié)全文,并對OFET新型電極材料的未來發(fā)展做出了展望。
中圖分類號: TN304
文獻標(biāo)識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.212109
中文引用格式: 劉浩坤,梁強兵,郝陽,等. 新型電極材料在N型OFET中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2022,48(5):12-20.
英文引用格式: Liu Haokun,Liang Qiangbing,Hao Yang,et al. Application of new electrode materials in N-type OFET[J]. Application of Electronic Technique,2022,48(5):12-20.
Application of new electrode materials in N-type OFET
Liu Haokun1,Liang Qiangbing1,Hao Yang1,Zhang Ye1,Li Zhanfeng1,Ji Ting1,Li Guohui1,2, Hao Yuying1,Cui Yanxia1,2
1.College of Physics and Optoelectronics,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China; 2.Research Institute of Shanxi-Zhejiang University New Materials,Taiyuan 030032,China
Abstract: Compared with traditional field effect transistor, OFET has the advantages of simple preparation process, low cost, flexibility, transparency and so on. It is widely used in flexible electronic products, wearable devices and other fields. As an important part of OFET devices, electrodes affect the overall performance of OFET devices. In order to improve the performance of the electrode, on the one hand, the metal electrode can be modified, on the other hand, new materials such as polymer can be used to make OFET electrode. This paper reviews the application of new electrode materials in N-type OFET. Firstly, the general device structure is introduced. Then the development of N-type OFET using modified metal electrode, polymer electrode, carbon based electrode, inorganic compound electrode and nanowire electrode is introduced. Finally, the full text is summarized, and the future development of OFET new electrode materials is prospected.
Key words : N-type OFET;electrode;metal electrode;polymer electrode

0 引言

    有機晶體管(OFET)具有制備工藝簡單、成本低廉、可制成柔性或半透明器件等優(yōu)點,在柔性電子產(chǎn)品、可穿戴設(shè)備、透明顯示屏幕等方面有著極大的應(yīng)用潛力[1-3]。根據(jù)在半導(dǎo)體中傳輸?shù)妮d流子極性不同,OFET分為P型OFET、N型OFET以及雙極性O(shè)FET三種類型。由P型OFET與N型OFET共同組成的互補型開關(guān)電路,是構(gòu)成邏輯電路的基本單元之一。相比于P型OFET,現(xiàn)階段N型OFET的研究相對滯后,其性能有待提高[4]。影響N型OFET性能的其中一個重要原因是其電極的制備。

    當(dāng)N型有機半導(dǎo)體與電極接觸時,兩者間會存在能量勢壘,對應(yīng)產(chǎn)生一定的接觸電阻。能量勢壘越高,接觸電阻越大,越不利于電子在N型有機半導(dǎo)體和電極之間傳輸[5]。大多數(shù)N型半導(dǎo)體的最低未占分子軌道能級(LUMO)高于-4.0 eV,與其匹配的金屬為低功函數(shù)金屬,如Ca(2.9 eV)、Mg(3.66 eV)、Ag(4.26 eV)和Al(4.3 eV)等。這些低功函數(shù)金屬,雖然從能級匹配的角度來看適合作為與N型有機半導(dǎo)體接觸的電極[6-8],但是它們在空氣中容易被氧化,嚴(yán)重影響OFET的穩(wěn)定性。與這些容易被氧化的金屬不同,Au具有良好的空氣穩(wěn)定性以及優(yōu)良的導(dǎo)電性,是制作OFET電極的優(yōu)選材料之一。但是Au的功函數(shù)較高(~5 eV),與大多數(shù)N型有機半導(dǎo)體接觸時,會形成很高的能量勢壘,另外Au電極過于昂貴,這些缺點限制了其在OFET器件中的應(yīng)用。




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作者信息:

劉浩坤1,梁強兵1,郝  陽1,張  葉1,李戰(zhàn)峰1,冀  婷1,李國輝1,2,郝玉英1,崔艷霞1,2

(1.太原理工大學(xué) 物理與光電工程學(xué)院,山西 太原030024;2.山西浙大新材料研究院,山西 太原030032)




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