近日，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所微電子器件與集成技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在有機(jī)分子晶體器件的載流子輸運(yùn)研究中取得重要進(jìn)展。 

　　相比于傳統(tǒng)基于無(wú)序半導(dǎo)體材料的場(chǎng)效應(yīng)晶體管中摻雜引起的缺陷鈍化（trap-healing）現(xiàn)象，由有序單晶電荷轉(zhuǎn)移界面制備的場(chǎng)效應(yīng)晶體管整體電導(dǎo)、遷移率高，并具有跨導(dǎo)不依賴于柵壓的電學(xué)特性，這表明遷移率的提高取決于trap-healing效應(yīng)，且存在其他影響電學(xué)性能的機(jī)制。 

　　中科院院士、微電子所研究員劉明團(tuán)隊(duì)制備了基于p型和n型有機(jī)分子構(gòu)成的單晶電荷轉(zhuǎn)移界面的晶體管器件，探究了電荷轉(zhuǎn)移界面以及柵氧界面電場(chǎng)的相互作用對(duì)晶體管工作時(shí)載流子及電導(dǎo)分布特性的影響。相較于界面，單晶體內(nèi)的缺陷態(tài)減少3個(gè)數(shù)量級(jí)以上，這意味著更小的散射概率和更高的器件遷移率。研究通過(guò)開(kāi)爾文探針顯微鏡對(duì)表面電勢(shì)的柵壓依賴性表征和二維數(shù)值仿真證實(shí)，電荷轉(zhuǎn)移界面的內(nèi)建電場(chǎng)與柵氧界面電場(chǎng)發(fā)生有效耦合，提高了載流子體傳輸比例，減少了界面無(wú)序因素對(duì)載流子傳輸?shù)南拗谱饔茫蠓嵘似骷目鐚?dǎo)。 

　　相關(guān)研究成果以Surface Doping Induced Mobility Modulation Effect for Transport Enhancement in Organic Single Crystal Transistors為題，發(fā)表在Advanced Material上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、微電子所微電子器件與集成技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技項(xiàng)目的支持。 

　　論文鏈接 

　　圖1.電荷轉(zhuǎn)移晶體管的遷移率調(diào)制效應(yīng)的原理圖

　　圖2.利用掃描開(kāi)爾文探針顯微鏡對(duì)電荷轉(zhuǎn)移界面的表面電勢(shì)的表征分析