Schémas de la porte du bas, OFET de contact supérieur basés sur des monocristaux composites 1D/2D et un diagramme schématique des courbes I-V avant et après dopage. Crédit :Science China Press
Les transistors organiques à effet de champ (OFET) sont au cœur de l'électronique plastique. Il a été démontré que le dopage améliore efficacement les performances des OFET. Il existe deux manières principales de doper les OSC.
La première stratégie est le dopage en masse. Le dopage en masse implique le mélange en phase solution ou le co-dépôt en phase vapeur des dopants avec les OSC hôtes. Cependant, le dopage massif introduit des défauts structurels et des troubles énergétiques dans le matériau hôte, ce qui réduit la mobilité des semi-conducteurs organiques.
La deuxième stratégie est le dopage de surface. Le dopage de surface est obtenu par le dépôt de dopants sur les surfaces des OSC hôtes. Par rapport au dopage en masse, les dopants ne sont pas incorporés dans le réseau de l'hôte, et ainsi l'induction de défauts structurels et de troubles énergétiques par le dopage massif commun sont éliminées.
Par conséquent, Le dopage de surface est considéré comme une stratégie utile pour le dopage non destructif des OSC. Jusqu'à maintenant, dopants de diverses structures ont été appliqués dans le dopage de surface. Cependant, la plupart des dopants sont des films minces polycristallins et leurs épaisseurs ne sont pas bien contrôlées, Par conséquent, les améliorations de performances des OSC sont limitées. Les cristaux moléculaires bidimensionnels (2DMC) sont des molécules organiques monocouches ou à quelques couches périodiquement arrangées, maintenues ensemble par des interactions faibles (par exemple, liaisons hydrogène, interactions π-π, forces de van der Waals) dans un plan 2D. Ce sont des films ultraminces continus avec un ordre à longue distance.
De plus, l'épaisseur des 2DMCs peut être réglée à un niveau monocouche, permettant un dopage hautement contrôlable des OSC avec une précision monocouche. Par conséquent, Les 2DMC sont des matériaux potentiellement favorables comme dopants pour le dopage de surface.
Très récemment, Le Dr Rongjin Li et ses collègues de l'Université de Tianjin ont signalé une stratégie de dopage de surface hautement efficace et hautement contrôlable basée sur un monocristal composite 1-D/2-D pour augmenter la mobilité et moduler la tension de seuil des OFET.
Profitant de l'épaisseur à l'échelle moléculaire des dopants 2DMC, une fixation étroite à la surface des OSC hôtes est assurée et un dopage efficace est obtenu. Plus important, l'épaisseur à l'échelle moléculaire du 2DMC avec des couches contrôlables assure un dopage précis du matériau hôte avec une précision monocouche.
Dans leur étude, Des microrubans monocristallins organiques 1-D de TIPS-pentacène ont été adoptés comme exemple d'OSC. Par rapport aux matériaux vierges, la mobilité moyenne des OFET basés sur des monocristaux composites 1-D/2-D est passée de 1,31 cm
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/V* s à 4,71 cm
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/Vs, correspondant à une augmentation de 260%. Pendant ce temps, une réduction substantielle de la tension de seuil de -18,5 V à -1,8 V a été obtenue. La mobilité maximale de 5,63 cm
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Pour autant que nous le sachions, /V* s était supérieur à la grande majorité des mobilités signalées pour le TIPS-pentacène. De plus, rapports marche/arrêt élevés allant jusqu'à 10
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ont été retenus. Le dopage de surface par 2DMC fournit une stratégie hautement efficace et hautement contrôlable pour moduler les propriétés optoélectroniques des OSC pour diverses applications.
