《电子技术应用》
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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。
中图分类号: TN304
文献标识码: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.212109
中文引用格式: 刘浩坤,梁强兵,郝阳,等. 新型电极材料在N型OFET中的应用[J].电子技术应用,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

    有机晶体管(OFET)具有制备工艺简单、成本低廉、可制成柔性或半透明器件等优点,在柔性电子产品、可穿戴设备、透明显示屏幕等方面有着极大的应用潜力[1-3]。根据在半导体中传输的载流子极性不同,OFET分为P型OFET、N型OFET以及双极性OFET三种类型。由P型OFET与N型OFET共同组成的互补型开关电路,是构成逻辑电路的基本单元之一。相比于P型OFET,现阶段N型OFET的研究相对滞后,其性能有待提高[4]。影响N型OFET性能的其中一个重要原因是其电极的制备。

    当N型有机半导体与电极接触时,两者间会存在能量势垒,对应产生一定的接触电阻。能量势垒越高,接触电阻越大,越不利于电子在N型有机半导体和电极之间传输[5]。大多数N型半导体的最低未占分子轨道能级(LUMO)高于-4.0 eV,与其匹配的金属为低功函数金属,如Ca(2.9 eV)、Mg(3.66 eV)、Ag(4.26 eV)和Al(4.3 eV)等。这些低功函数金属,虽然从能级匹配的角度来看适合作为与N型有机半导体接触的电极[6-8],但是它们在空气中容易被氧化,严重影响OFET的稳定性。与这些容易被氧化的金属不同,Au具有良好的空气稳定性以及优良的导电性,是制作OFET电极的优选材料之一。但是Au的功函数较高(~5 eV),与大多数N型有机半导体接触时,会形成很高的能量势垒,另外Au电极过于昂贵,这些缺点限制了其在OFET器件中的应用。




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作者信息:

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)




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