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有机半导体异质结OH
来源:整理综合自《集成电路产业全书》 | 作者:Belle | 发布时间: 2022-04-20 | 155 次浏览 | 分享到:

有机半导体异质结是指由两种不同能级的有机半导体材料构成的结型器件。由有机异质结带来的异质结效应使研究人员对高性能有机电子器件的发展方法产生了崭新的看法。近年来,随着有机太阳电池和有机发光二极管的快速发展,有机半导体异质结成为了重点研究方向。


OH按照结面两侧材料类型的异同可分为同质结和异质结。同质结的两侧为同种导电类型的半导体材料,包含n-n同质结( 载流子均为电子)、p-p同质结(载流子均为空穴)。反之,异质结的两侧为不同导电类型的半导体材料,即所谓的p-n结。依据费米能级的不同,又可将p-n结分成耗尽型(p 型半导体的费米能级比n型半导体的费米能级低)和累积型(p型半导体的费米能级比n型半导体的高)。无机p-n结一般为耗尽结,而有机p-n结一般为累积型。


如,在CuPc与F16CuPc形成的有机半导体异质结中,平带状态下的F16CuPc的费米能级比CuPc的低,如图10-68 (a)所示。当两种半导体相互接触时,由于结面两侧功函数的不同,电子将发生迁移,即从功函数小的半导体( CuPc)转移到功函数大的半导体(F16CuPc),直到两侧的费米能级相同为止,体系达到平衡状态。因而,电子和空穴分别在FgCuPc和CuPe中累积,OH也就形成了。



近年来,关于OH的研究仍然面临很多问题,如调节晶体管阈值电压的方法,制备常开型、双极晶体管的方法,用于电路逻辑单元的方法等。例如,在F16CuPc/CuPc场效应晶体管中,异质结效应诱导了载流子在有机薄膜内积累,当UGs=0时,有电流流过沟道,观察到常开型工作模式。此外,异质结效有利于两种载流子在异质结界面有效传输,从而实现双极性有机品体管。


实验数据表明,对于用F.CuPc和BP2T共同制备的异质结晶体管,其载流子迁移率比单独应用BP2T或F.CuPe制备的晶体管要高”1。在逻辑电路中,双极性异质结晶体管是反相器的重要组分之一,其噪声容限较高、动态响应较好;与此同时,也在很大程度上使逻辑电路的加工、设计流程更加简单4。未来,OH能够在有机薄膜晶体管、有机光伏电池、有机传感器等有机电子器件中获得更多重要的应用。