404 喷墨打印制作有机场效应晶体管电极 - Materials Views 中国

喷墨打印制作有机场效应晶体管电极

有机场效应晶体管(Organic Field-Effect Transistors)在柔性器件,例如大面积显示,射频标签及传感器等方面取得了很大的进展。虽然电极材料也对场效应器件性能有重要影响,但迄今研究不是很多。最近,碳纳米管及石墨烯等碳材料作为晶体管的源漏电极被广泛的研究,它们具有电导率高,稳定性好的特点,且与有机半导体材料具有更好的相容性和公函匹配。考虑到实际的应用,如能采用低成本的溶液法制备类似的碳导电材料将更为理想。

基于这样的考虑,中科院化学所朱道本院士领导的小组发展了一种简易的制备高电导率的类石墨电极。他们将可溶的聚合物前体通过打印的方法打印在基底上,然后裂解至导电薄膜即可用作底接触电极。获得的POD(poly(l,3,4-oxadiazole)s)裂解薄膜室温下的电导为102S cm-1。值得注意的是600度甚至是500度裂解的薄膜显示较理想的电导(600度时为1.1S cm-1)。利用该方法可以得到沟道长度为50-150μm的器件。通过SEM、AFM、拉曼光谱、XRD的检测分析,研究人员发现热解产物PPOD的结构为含有N杂环稠环芳烃层组成的二维层状结构。由Kelvin 探针测试测得,此电极的功函为5.0 eV,对于p型及n型半导体材料均适用。

该小组进一步制备了采用PPOD电极的基于并五苯、酞菁铜(p型)及全氟酞菁铜(n型)的场效应器件。使用此电极的p型及n型器件均显示了良好的性能。

PPOD电极材料的原料成本低,制备工艺简便,且具有以下优良的特性:(1)表面平滑(rms约为0.3纳米),厚度适中;(2)好的化学及热稳定性;(3)适当的功函。这些特点使得此电极可应用于底接触晶体管中。

撰稿:中科院化学所

J. Zhang et al., Adv. Func. Mater. 2011, DOI: 10.1002/adfm.201001583.

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