Polarization-induced transport in organic field-effect transistors: the role of ferroelectric dielectrics
Polarization-induced transport in organic field-effect transistors: the role of ferroelectric dielectrics
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有机场效应晶体管中的极化诱导传输：铁电介质的作用
DOI：
10.1117/12.2273232
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Guha, Suchi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Laudari, Amrit;Guha, Suchi
聚合物铁电体如聚（偏二氟乙烯）（PVDF）的铁电性质已经被知道超过45年。然而，其在有机/聚合物场效应晶体管（FET）中的界面传输中的作用并没有被很好地理解。基于PVDF及其共聚物的电介质是进行传输研究的完美测试平台，其中可以实现介电常数随温度的系统调谐。有机半导体中的电荷输运机制通常发生在类带相干运动和通过局域态的非相干跳跃的交叉点处。通过选择两种小分子有机半导体-并五苯和6，13双（三异丙基甲硅烷基乙炔基）并五苯（TIPS-并五苯）-沿着PVDF共聚物（PVDF-TrFe）作为介电层，可以监控晶体管特性随温度的变化。在TIPS-并五苯中观察到负系数的载流子迁移率在200 K以上的铁电介质。相比之下，TIPS-并五苯FET显示出与非铁电介质的激活传输。另一方面，并五苯FET显示出PVDF-TrFE的铁电相中的电荷载流子迁移率的弱温度依赖性，这归因于由电荷载流子与介电层的表面声子的耦合引起的极化波动驱动的传输。此外，我们表明，有一个很强的相关性之间的性质的陷阱在有机半导体和有机FET的界面传输，特别是在铁电介质的存在下。
The ferroelectric nature of polymer ferroelectrics such as poly(vinylidene fluoride) (PVDF) has been known for over 45 years. However, its role in interfacial transport in organic/polymeric field-effect transistors (FETs) is not that well understood. Dielectrics based on PVDF and its copolymers are a perfect test-bed for conducting transport studies where a systematic tuning of the dielectric constant with temperature may be achieved. The charge transport mechanism in an organic semiconductor often occurs at the intersection of band-like coherent motion and incoherent hopping through localized states. By choosing two small molecule organic semiconductors - pentacene and 6,13 bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene (TIPS-pentacene) – along with a copolymer of PVDF (PVDF-TrFe) as the dielectric layer, the transistor characteristics are monitored as a function of temperature. A negative coefficient of carrier mobility is observed in TIPS-pentacene upwards of 200 K with the ferroelectric dielectric. In contrast, TIPS-pentacene FETs show an activated transport with non-ferroelectric dielectrics. Pentacene FETs, on the other hand, show a weak temperature dependence of the charge carrier mobility in the ferroelectric phase of PVDF-TrFE, which is attributed to polarization fluctuation driven transport resulting from a coupling of the charge carriers to the surface phonons of the dielectric layer. Further, we show that there is a strong correlation between the nature of traps in the organic semiconductor and interfacial transport in organic FETs, especially in the presence of a ferroelectric dielectric.
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