有机场效应晶体管

有机场效应晶体管 (OFET) 是在其沟道中使用有机半导体的场效应晶体管。 OFET 可以通过小分子的真空蒸发、聚合物或小分子的溶液浇铸或通过将剥离的单晶有机层机械转移到基板上来制备。 这些设备的开发是为了实现低成本、大面积的电子产品和可生物降解的电子产品。 OFET 已被制造成具有各种器件几何形状。 最常用的器件几何形状是带有顶部漏极和源极电极的底栅，因为这种几何形状类似于使用热生长的 SiO2 作为栅极电介质的薄膜硅晶体管 (TFT)。 有机聚合物，例如聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA），也可以用作电介质。 OFET 的优势之一，尤其是与无机 TFT 相比，是它们前所未有的物理灵活性，这导致了生物相容性应用，例如在个性化生物医学和生物电子学的未来医疗保健行业。

2007 年 5 月，索尼公布了xxx款全彩、视频速率、柔性、全塑料显示屏，其中薄膜晶体管和发光像素均由有机材料制成。

场效应晶体管 (FET) 的概念最早由 Julius Edgar Lilienfeld 提出，他在 1930 年获得了一项专利。他提出场效应晶体管的行为类似于电容器，在源极和源极之间有一个导电通道 漏电极。 栅电极上施加的电压控制流过系统的电荷载流子的量。

xxx个绝缘栅场效应晶体管是由贝尔实验室的 Mohamed Atalla 和 Dawon Kahng 使用金属氧化物半导体设计和制备的：MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。 1959年发明，1960年问世。MOSFET又称MOS晶体管，是世界上制造最广泛的器件。 薄膜晶体管 (TFT) 的概念首先由 John Wallmark 提出，他于 1957 年申请了一项薄膜 MOSFET 专利，其中使用一氧化锗作为栅极电介质。 薄膜晶体管是 1962 年由 Paul K. Weimer 开发的，他实现了 Wallmark 的想法。 TFT 是一种特殊类型的 MOSFET。

近年来，材料和制造成本的上升以及公众对更环保的电子材料的兴趣支持了有机电子产品的发展。 1986 年，三菱电机的研究人员 H. Koezuka、A. Tsumura 和 Tsuneya Ando 报告了xxx个基于噻吩分子聚合物的有机场效应晶体管。 噻吩聚合物是一种能够传导电荷的共轭聚合物，无需使用昂贵的金属氧化物半导体。 此外，其他共轭聚合物已被证明具有半导体特性。 OFET 设计在过去几十年中也有所改进。 许多 OFET 现在都是基于薄膜晶体管 (TFT) 模型设计的，这使得设备在设计中使用的导电材料更少。 在过去几年中，这些模型在场效应迁移率和开关电流比方面得到了改进。

OFET 材料的一个共同特征是包含芳香族或共轭 π 电子系统，促进轨道波函数的离域化。 可以连接有利于空穴或电子传输的吸电子基团或供体基团。

OFET 使用许多芳香族和共轭材料作为活性半导体层已被报道，包括小分子如红荧烯、并四苯、并五苯、二茚并苝、苝二酰亚胺、四氰基喹啉二甲烷 (TCNQ) 和聚合物如聚噻吩（尤其是聚（3-己基噻吩）（ P3HT))、聚芴、聚丁二炔、聚(2,5-噻吩乙烯)、聚(对苯乙烯)(PPV)。

该领域非常活跃，著名的研究期刊每周都会报道新合成和测试的化合物。 许多评论文章记录了这些材料的开发。

基于红荧烯的 OFET 显示出最高的载流子迁移率 20–40 cm2/(V·s)。 另一种流行的 OFET 材料是并五苯，自 1980 年代以来一直在使用，但其迁移率比红荧烯低 10 到 100 倍（取决于基材）。 并五苯以及许多其他有机导体的主要问题是它在空气中迅速氧化形成并五苯醌。 然而，如果并五苯被预氧化，并将由此形成的并五苯醌用作栅极绝缘体，则迁移率可以接近红荧烯值。 这种并五苯氧化技术类似于硅电子器件中使用的硅氧化。

多晶四硫富瓦烯及其类似物的迁移率在 0.1–1.4 cm2/(V·s) 范围内。