通过在Y6基氧化物半导体场效应晶体管（OFETs）中采用PFN+Br掺杂技术，实现从双极型（Ambipolar）到单极型（Unipolar）的转变

《ACS Applied Electronic Materials》：Ambipolar to Unipolar Transition in Y6 Based OFETs via PFN+Br- Doping

　　

摘要

在基于Y6的有机场效应晶体管（OFETs）中实现单极性n型传输具有挑战性，因为Y6本身具有双向导电性，这导致开启/关闭电流比低、阈值电压高以及n型操作不可靠。在此，我们报告了一种通过直接使用离子共轭聚合物PFN⁺Br^-进行掺杂来控制Y6 OFET极性的系统研究。电学表征显示，从双向导电性到单极性n型导电性的转变非常明显，同时载流子迁移率显著提高，开启/关闭电流比从约10增加到10⁴，阈值电压也有所降低。包括XPS、UPS、XAS、UV–Vis吸收和GIWAXS在内的互补光谱分析揭示了掺杂过程中电子结构和微观结构的变化。在最佳掺杂浓度（约15%）下，费米能级向LUMO边缘移动，从而实现了高效的电子注入和有效的空穴阻断，同时保持了有利于电荷传输的分子有序性。过量的掺杂（>20%）会引起结构无序、陷阱密度增加以及双向导电性的恢复，从而导致性能下降。本研究建立了基于Y6的OFETs掺杂的结构-性能关系，并证明了离子聚合物掺杂是一种实现高性能单极性n型有机晶体管的有效策略。