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幾十年以前，發(fā)現(xiàn)晶體和薄膜的π共軛的科學(xué)家通過化學(xué)摻雜（例如導(dǎo)電聚合物）發(fā)現(xiàn)分子可以制成高導(dǎo)電性，甚至是金屬性。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)大家對這些材料的興趣，并標志著有機電子學(xué)領(lǐng)域新的轉(zhuǎn)折點。從此化學(xué)摻雜在科學(xué)研究和應(yīng)用中開始發(fā)揮核心作用。p型和n型有機半導(dǎo)體薄膜已經(jīng)廣泛用于降低有機發(fā)光二極管顯示器的工作電壓， 但是到目前為止對化學(xué)摻雜有機半導(dǎo)體的摻雜協(xié)議、機制以及摻雜后的電子特性的研究都不如對傳統(tǒng)半導(dǎo)體的研究。

本文作者描述了一種特定位點的n型摻雜機制，用兩種有機半導(dǎo)體的單晶做實驗，用特定位點的消除電子陷阱并增加背景電子濃度，使晶體擁有更優(yōu)異的導(dǎo)電性。摻雜晶體組成的場效應(yīng)晶體管（FET）的電子傳輸特性得到顯著改善。增強了FET的電特性。表面化學(xué)摻雜是專門針對晶體層間邊界，即已知的電子陷阱，鈍化陷阱并釋放流動電子設(shè)計的摻雜方法?；瘜W(xué)方法摻雜對晶體的電子傳輸?shù)挠绊懯蔷薮蟮?，F(xiàn)ET中電子遷移率增加了多達10倍，并且其與溫度相關(guān)的行為從熱激活轉(zhuǎn)變?yōu)閹?。研究結(jié)果表明新的位點摻雜有機半導(dǎo)體的策略與傳統(tǒng)的隨機分布取代的氧化還原化學(xué)不同， 這個有趣的結(jié)果表明針對特定位點的摻雜可能是一種富有成效的新的有機半導(dǎo)體材料摻雜的策略，拓展了有機半導(dǎo)體材料在電子學(xué)方面的應(yīng)用前景。

本文報告了兩項與有機半導(dǎo)體化學(xué)摻雜有關(guān)的發(fā)現(xiàn)。第一項是對特定有機半導(dǎo)體晶體表面的臺階邊緣可以選擇性地刑場n型摻雜。作者利用兩種半導(dǎo)體晶體材料“Cl2-NDI和PDIF-CN2”形成n溝道FET。將Cl2-NDI和 PDIF-CN2培養(yǎng)成板條狀晶體，物理厚度范圍為 1 至 50 μm，并將晶體層壓到鍍金涂層上，通過將兩種晶體的（001）表面暴露于正硅烷蒸汽形成n型摻雜 （ 圖1a），不同厚度的晶體經(jīng)過摻雜后臺階密度由AFM高分辨圖形給出。（圖1d）。作者對摻雜前和摻雜后的FET進行了電特性分析。

第二項是摻雜誘導(dǎo)的在臺階邊緣的電子分布可以通過掃描開爾文探針顯微鏡（SKPM）進行可視化 。SKPM圖像直觀的解釋了有機半導(dǎo)體晶體中的化學(xué)摻雜引起的電荷分布， 并驗證了有機半導(dǎo)體材料系統(tǒng)中的微觀摻雜效應(yīng)。圖 2b，2d 中的 SKPM 圖像，對應(yīng)于形貌圖2a，2c，電勢分布與兩個摻雜晶體的每個臺階邊緣重合， 正電位條紋和負電位條紋清晰可見。特別每個臺階邊緣的正條紋，兩側(cè)的是負電位條紋。圖3a顯示的插圖是原子力顯微鏡探針在階臺階邊緣進行線掃描。

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注：本文轉(zhuǎn)載自布魯克納米表面儀器部

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