能量可控介电功能对聚合物场效应晶体管性能的影响

摘要： 我们系统地研究了栅极介电材料表面改性及旋涂聚合物半导体薄膜热退火处理对有机场效应晶体管（OFETs）电学性能的影响。通过引入多种端基官能团（CF3、CH3、NH2、Cl和SH），设计出化学或能量工程化的介电材料。采用含5,5′-联噻唑与寡聚噻吩环的聚二辛基四噻吩-二辛基双噻唑（PDQDB）作为聚合物半导体。我们分析了显著影响FET性能的PDQDB半导体薄膜结晶特性，证实低表面能体系（CF3和CH3）比高表面能体系（NH2、SH和Cl）具有更高结晶度，分别获得高达0.13和0.12 cm2 V?1 s?1的μFET值。另一重要发现是μFET值随热退火温度变化的趋势——低表面能官能团体系呈现上升趋势而高表面能体系则下降。这些结果可通过分子间与分子-介电表面相互作用的竞争机制解释：共轭分子结构的π-π堆叠构型在低能表面得到增强。我们还讨论了工程化自组装单层介电材料的永久偶极矩对PDQDB FET器件阈值电压与开启电压的影响。