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High-performance Organic Field-Effect Transistors Based on Monodisperse Glassy-Nematic Oligofluorenes

基于单分散玻璃状向列低聚芴的高性能有机场效应晶体管

基本信息

批准号：
16360011
负责人：
TSUTSUI Tetsuo
金额：
$ 8.9万
依托单位：
KYUSHU UNIVERSITY
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

This study was motivated to identify factors affecting hole mobility in uniaxially oriented п-conjugated systems. In addition to the monodisperse oligofluorenes that have been reported recently, thermotropic liquid crystalline fluorene-thiophene oligomers were synthesized and characterized for hole mobility using field-effect transistors. Both series of monodisperse conjugated oligomers and their polymer analogues were prepared into glassy-amorphous, and polydomain and monodomain glassy-nematic films for a systematic study of the effects on hole mobility of chain length, molecular aggregation, orientational order parameter, and the contact resistance in a field-effect transistor.Field-effect transistors were fabricated using hepta- and dodecafluorenes, F(Pr)5F(MB)2 and F(MB)10F(EH)2, and a polyfluorene. Hole mobilities were measured for devices comprising monodomain and polydomain glassy-nematic films as well as glassy-amorphous films. Oligofluorenes were more readily aligned into monodomain films via thermal annealing at a lower temperature, resulting in a higher R_<abs> than polyfluorene. Glassy-amorphous films possess the lowest mobility of all because of the geometric and energetic disorder. The mobility of a monodomain glassy-nematic F(MB)10F(EH)2 film is enhanced over a glassy-amorphous film by a factor of 800. In monodomain films, the field-effect mobility value is determined by the oligofluorene's chain length and the polyfluorene's persistence length. For F(MB)10F(EH)2, the field-effect mobility was evaluated at 0.012 cm^2/Vs with an on/off ratio of 1.0×10^4. This mobility value is twice that of polyfluorene in the same device structure. It is concluded that monodisperse glassy-nematic conjugated oligomers hold great potential for use in field-effect transistors because of superior chemical purity, structural uniformity and regularity, and ease of processing into uniaxially aligned defect-free films.

本研究的动机是确定影响单轴定向п-conjugated体系井眼流动性的因素。除了最近报道的单分散低聚芴外，还合成了热致液晶芴-噻吩低聚物，并利用场效应晶体管对其空穴迁移率进行了表征。将这两个系列的单分散共轭低聚物及其类似物制备成玻璃非晶、多畴和单畴玻璃向列相薄膜，系统地研究了链长、分子聚集、取向有序参数和场效应晶体管接触电阻对空穴迁移率的影响。用七氟芴和十二氟芴、F(Pr)5F(MB)2和F(MB)10F(EH)2以及聚芴制备场效应晶体管。测量了由单畴和多畴玻璃向列膜以及玻璃非晶膜组成的器件的空穴迁移率。在较低的温度下，通过热退火，低聚芴更容易排列成单畴薄膜，从而获得比聚芴更高的R_<abs>。非晶玻璃薄膜由于其几何和能量的紊乱而具有最低的迁移率。单畴玻璃-向列F(MB)10F(EH)2薄膜的迁移率比玻璃-非晶膜提高了800倍。在单畴薄膜中，场效应迁移率值由低聚芴的链长和聚芴的持续长度决定。F(MB)10F(EH)2的场效应迁移率为0.012 cm^2/Vs，开/关比为1.0×10^4。在相同的装置结构中，这种迁移率值是聚芴的两倍。结果表明，单分散玻璃-向列共轭低聚物具有优异的化学纯度、结构均匀性和规律性以及易于加工成单轴排列的无缺陷薄膜等优点，在场效应晶体管中具有很大的应用潜力。

项目成果

期刊论文数量（21）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

有機トランジスタ用有機半導体の現状と将来展望

有机晶体管用有机半导体的现状与未来展望

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
応用物理 9
影响因子：
0
作者：
T.Matsushima;K.Fujita;T.Tsutsui;T.Yasuda et al.;T.Yasuda et al.;H.Tanaka et al.;T.Yasuda et al.
通讯作者：
T.Yasuda et al.

Influence of contact barrier height on the characteristics of polymer field-effect transistors

接触势垒高度对聚合物场效应晶体管特性的影响

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Journal of Photopolymer Science and Technology 18
影响因子：
0
作者：
T.Matsushima;K.Fujita;T.Tsutsui;T.Yasuda et al.;T.Yasuda et al.;H.Tanaka et al.;T.Yasuda et al.;T.Yasuda et al.
通讯作者：
T.Yasuda et al.

ポリフルオレン及びその誘導体を用いた有機FETの作製

使用聚芴及其衍生物制备有机 FET

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
電子情報通信学会技術研究報告 ED112
影响因子：
0
作者：
H.Tanaka;T.Yasuda;K.Fujita;T.Tsutsui;安田剛;安田剛;T.Yasuda et al.
通讯作者：
T.Yasuda et al.

Emergence of n-Type Characteristic of Conjugated Polymer Field-Effect Transistors with Calcium Source-Drain Electrodes

钙源漏电极共轭聚合物场效应晶体管n型特性的出现

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics 43(11A)
影响因子：
0
作者：
H.Tanaka;T.Yasuda;K.Fujita;T.Tsutsui;安田剛;安田剛;T.Yasuda et al.;T.Yasuda et al.;T.Yasuda et al.;安田剛;安田剛;安田剛
通讯作者：
安田剛

Carrier transport properties of monodisperse glassy-nematic oligofluorenes in organic field-effect transistors

DOI：
10.1021/cm048532s
发表时间：
2005-01
期刊：
Chemistry of Materials
影响因子：
8.6
作者：
T. Yasuda;and Katsuhiko Fujita;T. Tsutsui;Y. Geng;and Sean W. Culligan;Shaw H. Chen
通讯作者：
T. Yasuda;and Katsuhiko Fujita;T. Tsutsui;Y. Geng;and Sean W. Culligan;Shaw H. Chen