通过狭缝型挤压式涂布方式和混合溶剂来制备大面积高性能有机小分子场效应晶体管

有机场效应晶体管材料的设计和器件的制备已经取得了很大的进展,而如何有效地控制有机薄膜的生长和取向对于得到高性能的器件很重要,目前文献中已经报道了各种各样的技术。然而如何方便、有效地大面积生产高度取向的有机半导体薄膜和场效应晶体管阵列成为有机场效应晶体管未来商业化的一个瓶颈。在各种报道的稳定的p型有机半导体材料中,6,13-双(三异丙基硅烷基乙炔基)并五苯(TIPS-pentacene)由于它的良好的结晶和取向行为而被广泛地研究。最近,由新加坡国立大学和新科研(A*STAR)材料研究与工程研究院的吴继善教授以及张婕博士领导的研究小组第一次使用了一种方便的狭缝型挤压式涂布(slot die)方式来生产高度取向的TIPS-pentacene 晶体薄膜并制备了高性能有机场效应晶体管阵列。这个方法具有节省原料,能够很好的控制薄膜的厚度和均匀性等优点,而且最重要的是可以用来大面积的应用。

他们使用甲苯和苯甲醚的混合溶剂来控制溶剂的挥发从而控制TIPS-pentacene的生长。因为溶解度和沸点的不同,结晶行为可以通过一系列参数得到很好的调控,比如基底的温度,涂布的速率,以及混合溶剂的比例。通过对晶体薄膜的形貌和微观结构的研究确认了分子的大面积取向特征。通过对基底表面的进一步修饰他们得到了高迁移率的有机场效应晶体管。相对于传统的旋涂方式,器件的性能提高了大约100倍。此外,器件还展示出很好的均匀性和操作稳定性。该工作有助于以后大面积地生产有机场效应晶体管以及相关电路和其他需要晶体取向的领域。