利用可印刷之n型有機半導體,開發出高速n型電晶體

 

刊登日期:2020/12/18
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東京大學與筑波大學、產業技術總合研究所組成的研究團隊利用可印刷且具有頻帶傳導性之n型有機半導體單晶,開發了在MHz頻帶動作的高速n型電晶體。

輕量、具有機械柔軟性且適合於印刷的有機半導體被視為是新一代的有機電子材料,但移動度低是一項待解決的課題。近年來已開發出如無機半導體般具有頻帶傳導性的有機半導體,且實現10cm2V-1s-1以上的高移動度,但此類有機半導體幾乎都是p型,因此對於n型的開發需求持續存在。

研究團隊過去已開發出移動度高,具有大氣穩定性、耐熱應力性,且適於印刷法的n型有機半導體材料「PhC2−BQQDI」。此次則是利用印刷法成膜形成「PhC2−BQQDI」的單晶薄膜,製作出電晶體,並成功地進行了低溫條件下的溫度可變霍爾效應(Hall Effect)測定。

電場效應移動率與霍爾移動率在廣泛的溫度範圍呈現一致,證明該薄膜具有理想的頻帶傳導。過去利用氣相法製作的n型有機半導體單晶雖已有實施霍爾效應測定的例子,但此次是印刷法之n型有機半導體單晶的研究成果首例。基於頻帶傳導、高移動率等特性,將可望有助開發出實用的高性能有機電晶體。

研究團隊也實際以印刷後經過微細加工的有機單晶薄膜,成功地開發出在大氣條件下於4.3MHz短頻帶動作的n型有機電晶體。此次的元件製作也顯示未來可以適用單晶薄膜大面積印刷的連續邊緣澆鑄法(Continuous Edge-casting)(https://www.jst.go.jp/pr/announce/20191104/index.html)或是光刻法(Photolithography),可望有助於提升大規模集積的擴充性。

今後透過提高印刷裝置製造技術,將可望在更高的頻帶動作。研究團隊也計畫結合單晶p型有機電晶體,推動互補型有機元件的應用,藉此促進有機IoT元件的開發。


資料來源: http://www.tsukuba.ac.jp/wp-content/uploads/p202011171545.pdf
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