• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    2-D molekylära kristaller som modulerar elektroniska egenskaper hos organiska halvledare

    Schema av den nedre grinden, toppkontakt OFETs baserade på 1D/2D sammansatta enkristaller och schematiskt diagram av I-V-kurvor före och efter dopning. Kredit:Science China Press

    Organiska fälteffekttransistorer (OFET) är hjärtat i plastelektronik. Doping har visat sig förbättra prestandan hos OFETs effektivt. Det finns två huvudsakliga sätt att dopa OSC:er.

    Den första strategin är bulkdopning. Bulkdopning involverar lösningsfasblandning eller ångfassamdeponering av dopämnena med värd-OSC. Dock, bulkdopning introducerar strukturella defekter och energetiska störningar i värdmaterialet, vilket minskar rörligheten för organiska halvledare.

    Den andra strategin är ytdopning. Ytdopning uppnås genom avsättning av dopämnen på ytorna av värd-OSC:erna. Jämfört med bulkdopning, dopämnena är inte inkorporerade i värdens gitter, och sålunda elimineras induktionen av strukturella defekter och energetiska störningar genom vanlig bulkdopning.

    Som ett resultat, ytdopning anses vara en användbar strategi för oförstörande dopning av OSC. Tills nu, dopningsmedel med olika strukturer har använts vid ytdopning. Dock, de flesta av dopämnena är polykristallina tunna filmer och deras tjocklek är inte väl kontrollerad, Därför, prestandaförbättringarna för OSC:er är begränsade. Tvådimensionella molekylära kristaller (2DMC) är periodiskt arrangerade organiska molekyler i ett eller få skikt som hålls samman av svaga interaktioner (t.ex. vätebindningar, π-π interaktioner, van der Waals krafter) i ett 2D-plan. De är kontinuerliga ultratunna filmer med lång räckvidd.

    Dessutom, tjockleken på 2DMC:erna kan ställas in på monolagernivå, möjliggör mycket kontrollerbar dopning av OSC:er med enkelskiktsprecision. Som ett resultat, 2DMC är potentiellt gynnsamma material som dopningsmedel för ytdopning.

    Väldigt nyligen, Dr Rongjin Li och kollegor vid Tianjin University rapporterade en mycket effektiv och mycket kontrollerbar ytdopningsstrategi baserad på 1-D/2-D komposit enkristall för att öka rörligheten och för att modulera tröskelspänningen för OFET:er.

    Genom att dra fördel av 2DMC-dopämnenas molekylära skaltjocklek, tät anslutning till ytan av värd-OSC:erna säkerställs och effektiv dopning uppnås. Mer viktigt, den molekylära skalans tjocklek hos 2DMC med kontrollerbara skikt säkerställer exakt dopning av värdmaterialet med enkelskiktsprecision.

    I deras studie, 1-D organiska enkristallina mikroband av TIPS-pentacen antogs som ett exempel på OSC. Jämfört med de orörda materialen, den genomsnittliga rörligheten för OFETs baserade på 1-D/2-D komposit enkristaller ökade från 1,31 cm 2 /V* s till 4,71 cm 2 /V* s, motsvarande en ökning med 260 %. Under tiden, en avsevärd minskning av tröskelspänningen från -18,5 V till -1,8 V uppnåddes. Den maximala rörligheten på 5,63 cm 2 /V* s var högre än den stora majoriteten av rapporterade mobiliteter för TIPS-pentacen så vitt vi vet. Dessutom, höga på/av-förhållanden på upp till 10 8 behölls. Ytdopning av 2DMC:er ger en mycket effektiv och mycket kontrollerbar strategi för att modulera de optoelektroniska egenskaperna hos OSC:er för olika applikationer.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com