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无序有机半导体中的输运模型及其在薄膜晶体管模拟中的应用

DOI：10.1002/pi.5768 期刊：Polymer International 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 相关的有机薄膜晶体管（OTFT）仿真软件必须考虑有机半导体（OSC）在自由载流子态密度、传输机制以及器件接触端的注入/收集特性方面的主要特殊性。在影响OTFT性能的诸多参数中，载流子迁移率是关键指标。常规从电流-电压（I-V）测量中提取迁移率的方法仅能获得表观（或有效）迁移率。该表观迁移率的数值与有机半导体本征沟道迁移率存在差异。尽管这种有效迁移率实际决定了给定器件的主要性能表现，因而提供了极具价值的技术基准，但它并未描述有机半导体材料的本征传输特性，甚至可能在改进OTFT制备工艺的路径上产生误导。若要通过OTFT电学表征更深入理解有机半导体的传输特性，在OTFT I-V仿真软件中实施适当的物理迁移率模型是有效途径。本文综述了可应用于OTFT仿真软件的载流子迁移率模型，重点聚焦于考虑无序有机半导体中迁移率随温度、载流子浓度及电场变化的解析型与半解析型物理模型。
作者： Olivier Simonetti，Louis Giraudet
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研究概述 实验方案

研究目的

回顾可用于OTFT仿真软件的无序有机半导体载流子迁移率模型，重点关注能体现温度、载流子浓度和电场依赖性的解析与半解析模型。

研究成果

该论文得出结论：尽管针对无序有机半导体存在多种迁移率模型，但大多数模型存在显著局限性，尤其在考虑电场依赖性和真实无序性方面。其中J. O. Oelerich等人与I. I. Fishchuk等人提出的模型被重点推荐为未来OTFT仿真软件中最具应用前景的方案。仍需进一步改进这些模型，并将其与精确的接触注入描述相结合。

研究不足

本综述仅限于解析模型和半解析模型，未涵盖数值模型或紧致建模。许多模型存在局限性，例如未考虑电场依赖性、基于规则晶格而非无序材料，或高估迁移率值。有机半导体中态密度（DOS）的形状仍存在争议，且在仿真软件中缺乏精确实现。

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