碳60高速有機(jī)晶體管現(xiàn)身 可望被應(yīng)用在OLED上
英國與荷蘭科學(xué)家制造出一種含有氟與碳60分子的高效能n型通道場效晶體管(FETs),其電子遷移率可能高達(dá)0.15 cm2/Vs,因此可望被應(yīng)用在大面積的有機(jī)電子組件中,例如有機(jī)LED制成的可撓式、可卷式顯示器與較低端的射頻辨識標(biāo)志(RFID tags)電路。
由于n型通道晶體管在空氣中穩(wěn)定性不佳,載子遷移率又較低,因此有機(jī)薄膜晶體管(TFT)的研究多半集中p型通道晶體管上。然而高效能的有機(jī)邏輯電路,如反相器、NOR與NAND等互補(bǔ)型邏輯閘,都是由p型與n型通道晶體管共同組成。最近,倫敦帝國學(xué)院的Thomas Anthopoulos與荷蘭格羅寧根(Groningen)大學(xué)及飛利浦的同事,終于利用以溶液為主的有機(jī)半導(dǎo)體,制作出高電子遷移率的n型通道晶體管與集成電路,其中包含多種含氟的碳60衍生物。
研究人員發(fā)現(xiàn)制作好的組件在室溫下直接具備高電子遷移率,不需要熱或蒸氣退火等后處理。Anthopoulos的晶體管采用以標(biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)即可制作的底閘極底接觸(bottom-gate, bottom-contact, BG-BC)架構(gòu),并以在空氣中穩(wěn)定的金做為陽極/陰極電極。
在閘極、陰極和陽極上施加正確的偏壓,通道電流調(diào)變的范圍可超過六個數(shù)量級,因此該組件也能作為電子開關(guān)。整合數(shù)個n通道晶體管,Anthopoulos的團(tuán)隊便能設(shè)計并制造出如多級環(huán)狀振蕩器(multistage ring oscillator)的復(fù)雜邏輯電路。
研究團(tuán)隊希望借助發(fā)展新的組件架構(gòu)及富勒烯分子,來進(jìn)一步提升晶體管的電子遷移率。他們也利用自組成的單分子有機(jī)薄膜做為超薄的閘極介電材料(gate dielectric),希望使晶體管的操作電壓由超過50伏特降到約只有1-2伏特。