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基于二萘并[2,3-b:2′,3′-f]噻吩并[3,2-b′]噻吩(DNTT)的有机薄膜晶体管中的光诱导效应

DOI：10.1016/j.orgel.2018.10.041 期刊：Organic Electronics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 我们研究了以蒸镀二萘并[2,3-b:2',3'-f]噻吩并[3,2-b']噻吩（DNTT）为活性半导体、旋涂聚苯乙烯为栅绝缘层的有机薄膜晶体管（OTFTs）的光响应特性。无论是在光照期间还是在长时间光照后黑暗环境中的后续测量中，转移特性曲线均向更正的栅极电压方向移动。最大光响应出现在460纳米波长处（接近DNTT的吸收峰值）。实测最大光电灵敏度和光电响应度分别约为10^4和1.6安培/瓦——后者是聚合物栅绝缘层上有机半导体器件报道的最高值，通过适当调整器件几何结构可提升至与有机半导体最高报道值（约10^5安培/瓦）相当的水平。当暴露于吸收光谱长波尾端的光照时也检测到较弱响应，在这些更长波长下，响应完全源自光生电子在深层界面陷阱中导致的平带电压偏移。但在460纳米处，开启电压的正向偏移量ΔVON远大于阈值电压偏移量ΔVT，这表明在栅极电压扫描起始阶段约有3.5×10^11个电子/平方厘米被界面捕获，但当器件开始导通时约60%的电子被沟道空穴中和。虽然由此产生的亚阈值斜率变化可解释为DNTT态密度（DoS）的改变，但该假设被排除。光照条件下的栅偏压应力测试显示：正向偏压会增强界面电子捕获效应，而负向偏压因同时捕获积累沟道中的空穴会减弱该效应。
作者： N.K. Za'aba，D.M. Taylor
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究以二萘并[2,3-b:2',3'-f]噻吩并[3,2-b']噻吩（DNNT）为活性半导体、旋涂聚苯乙烯为栅绝缘层的有机薄膜晶体管（OTFTs）的光响应特性。

研究成果

研究了以DNTT为半导体、聚苯乙烯为栅极绝缘体的OTFTs的光响应特性。在特定波长光照下获得的响应与器件短路后经光照处理再置于黑暗环境中的响应相似。所实现的最高响应度约1.6 A/W，虽高于聚合物栅极绝缘体上有机半导体此前报道的数值，但显著低于3.6 nm厚SAM处理AlOx薄膜上DNTT达到的约105 A/W响应度。这种差异源于所用器件的几何结构不同。研究结果明确揭示了（i）界面电子俘获和（ii）器件几何结构对光响应的决定性作用。

研究不足

我们设备的响应受限于DVT饱和现象，这是由于深界面电子陷阱密度远低于参考文献[9]中的数值（即约1011 cm?2对比约1013 cm?2）。此外，对脉冲辐射的动态响应表明：从准静态特性中提取的光敏度和光电响应值远高于动态测量所得结果，这归因于界面陷阱俘获与释放过程具有较长的时间常数。

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