Sci. China Chem.综述: 单分子层有机场效应晶体管的最新研究进展

Sci. China Chem.近期邀请中国科学院化学研究所江浪研究员、天津大学胡文平教授等撰写了综述文章“Monolayer organic field-effect transistors”，详细介绍了单分子层场效应晶体管的研究进展，包括无定形及多晶单分子层场效应晶体管、单分子层分子晶体场效应晶体管的研究，单分子层的表征技术以及单分子层晶体管器件的应用等方面。最后，作者对该领域未来的发展方向进行了展望。

单分子层有机场效应晶体管具有超薄的活性层厚度，在基础理论研究和器件应用领域均备受关注。由于有机场效应晶体管导电沟道主要分布于靠近绝缘层界面的单分子层内，与传统块体场效应晶体管相比，单分子层场效应晶体管可有效避免体电阻的存在，且暴露的导电沟道有利于直接表征电荷传输物理过程。因此，单分子层场效应晶体管是构筑高性能晶体管器件、研究有机半导体材料本征性能、揭示材料结构与性能关系、探索载流子传输模式以及实现大规模集成电路应用的重要载体。

 

图1 单分子层有机场效应晶体管示意图。

对于单分子层有机场效应晶体管的报道最早可追溯到上世纪90年代，但因早期制备的有机单分子层多为存在大量缺陷/晶界的无定形或多晶薄膜，迁移率相对较低（μ<0.05 cm² V⁻¹ s⁻¹）。自2011年，中国科学院化学研究所有机固体实验室江浪研究员等针对单分子层有机场效应晶体管开展了系统研究，采用多种方法制备出了系列性能优异的n型和p型单分子层分子晶体（MMCs），实现了单分子层晶体管迁移率高达数量级的提升。该课题组的一系列研究对推动单分子层电子学的发展起了重要的作用。

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江浪，中国科学院化学研究所研究员、博士生导师。2004年于湖南大学应用物理系获得学士学位，2011年于中国科学院化学研究所获得博士学位，之后作为助理研究员留所工作。2013年赴英国剑桥大学卡文迪许实验室从事博士后研究。2016年回国后任化学研究所研究员。主要研究方向包括：有机光电磁功能材料的设计合成、有机单分子层电子学、有机半导体器件物理以及大面积有机电路。已发表SCI期刊论文110余篇。曾获得中国科学院院长特别奖、中国科学院百篇优秀博士学位论文、英国皇家学会中英奖学金、中国科学院卢嘉锡青年人才奖等。

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