《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新型电极材料在N型OFET中的应用
2022年电子技术应用第5期
刘浩坤1,梁强兵1,郝 阳1,张 叶1,李战峰1,冀 婷1,李国辉1,2,郝玉英1,崔艳霞1,2
1.太原理工大学 物理与光电工程学院,山西 太原030024;2.山西浙大新材料研究院,山西 太原030032
摘要: 相比于无机场效应晶体管,有机场效应晶体管(OFET)具有制备工艺简单、成本低、柔性、透明等优点,在柔性电子产品、可穿戴器件等领域中有广泛用途。电极作为OFET器件的一个重要组成部分,其影响OFET器件的整体性能。为了提升电极性能,一方面可以对金属电极进行修饰,另一方面可以使用聚合物等新材料来制作OFET电极。围绕新型电极材料在N型OFET中的应用展开综述。首先,介绍OFET的一般器件结构。接着依次介绍了修饰金属电极、聚合物电极、碳基电极、无机化合物电极和纳米线电极的N型OFET进展。最后,总结全文,并对OFET新型电极材料的未来发展做出了展望。
中圖分類號: TN304
文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.212109
中文引用格式: 劉浩坤,梁強(qiáng)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(jī)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(bǔ)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(qiáng)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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