有機(jī)半導(dǎo)體材料因其本征柔性、低成本和可大面積加工等優(yōu)勢，在柔性顯示、電子皮膚、智慧醫(yī)療及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，有機(jī)半導(dǎo)體由于其具有溫度依賴性的電荷傳輸機(jī)制以及易受溫度影響的形貌演變現(xiàn)象，表現(xiàn)為本征溫度敏感。以有機(jī)半導(dǎo)體作為導(dǎo)電溝道的有機(jī)場效應(yīng)晶體管，其電學(xué)特性及穩(wěn)定性也極易受到溫度效應(yīng)的影響。因此，實現(xiàn)對溫度不敏感的有機(jī)場效應(yīng)晶體管對有機(jī)電子設(shè)備在實際環(huán)境中的應(yīng)用至關(guān)重要。針對溫度影響有機(jī)半導(dǎo)體形貌演變的問題，天津大學(xué)李立強(qiáng)-陳小松團(tuán)隊前期開發(fā)的應(yīng)變工程策略可有效解決（Nat. Commun., 2022, 13,1480; Adv. Mater. 2023, 2306975）。而針對有機(jī)場效應(yīng)晶體管表現(xiàn)出的溫度依賴的電荷傳輸模式，目前仍沒有有效的解決辦法。實現(xiàn)溫度不敏感的有機(jī)場效應(yīng)晶體管仍是巨大挑戰(zhàn)。
該工作通過在有機(jī)半導(dǎo)體層中摻入微量納米顆粒，在不影響器件性能的前提下通過改變費(fèi)米能級隨溫度的變化趨勢有效調(diào)控閾值電壓隨溫度的變化情況，使閾值電壓與遷移率可以相互補(bǔ)償，從而在有機(jī)場效應(yīng)晶體管中實現(xiàn)零溫度系數(shù)點(diǎn)行為。當(dāng)器件工作于零溫度系數(shù)點(diǎn)，可實現(xiàn)溫度不敏感的源漏電流，有效提高了有機(jī)場效應(yīng)晶體管的溫度穩(wěn)定性。
圖1 添加微量納米顆粒前后的有機(jī)場效應(yīng)晶體管器件模型及相應(yīng)的電學(xué)性能
圖2 有機(jī)場效應(yīng)晶體管中零溫度系數(shù)點(diǎn)行為的機(jī)制分析
圖3 零溫度系數(shù)點(diǎn)行為在實現(xiàn)溫度不敏感有機(jī)場效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用
論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202400089
Jiannan Qi, Kai Tie, Yue Ma, Yinan Huang, Wenbing Gong, Shougang Sun, Zhongwu Wang, Zhiyun Li, Rong Huang, Jinshun Bi*, Liqiang Li*, Xiaosong Chen* and Wenping Hu, Achieving Zero-Temperature Coefficient Point Behavior by Defect Passivation for Temperature-Immune Organic Field-Effect Transistors. Adv. Mater. 2024, 2400089.
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