中科院在有機場效應(yīng)晶體管研究取得新進展

在國家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院的大力支持下，化學(xué)所有機固體院重點實驗室劉云圻研究員、張德清研究員、朱道本院士和他們的研究生，近期在利用有機氮氧自由基為半導(dǎo)體材料制備的場效應(yīng)晶體管的研究方面取得新進展，有關(guān)研究成果申請了中國發(fā)明專利并發(fā)表在近期的J. Am. Chem. Soc. (2006, Vol. 128, No. 40, p.13058－13059)上。

　　有機自由基通常是順磁性分子，有一個或多個未成對電子，每個未成對電子向分子提供S＝1/2自旋，已被廣泛應(yīng)用于有機導(dǎo)體，有機超導(dǎo)體，有機半導(dǎo)體和有機磁性材料方面。有機自由基具有優(yōu)良的成膜性；對多種物質(zhì)敏感，可作為傳感器的活性材料；在固態(tài)下顯示出良好的磁性，可用于制備多功能器件。因此，在有機薄膜器件方面應(yīng)用前景廣闊。該研究首先合成了2-芘氧-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-1-氧自由基，研究了該有機半導(dǎo)體的磁性能表征和薄膜性能，并以它為半導(dǎo)體材料，以SiO2(450 nm)為絕緣層制備了場效應(yīng)晶體管。結(jié)果表明，采用該化合物制備的器件顯示出良好的p-型場效應(yīng)性能,場效應(yīng)遷移率高達(dá)0.1cm2/Vs，開關(guān)比為5′104；同時該器件具有較低的閾值電壓(約-0.6 V )和亞閾值斜率(540 mV decade-1)，保證了器件可以在較低的操作電壓下工作。這一研究進展，預(yù)示著2-芘氧-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-1-氧自由基將有可能成為新一類的有機半導(dǎo)體材料。