近日，微電子所微電子器件與集成技術(shù)重點實驗室在有機分子晶體器件的載流子輸運研究方向取得重要進展。

相比于傳統(tǒng)基于無序半導體材料的場效應晶體管中摻雜引起的缺陷鈍化（trap-healing）現(xiàn)象，由有序單晶電荷轉(zhuǎn)移界面制備的場效應晶體管不僅整體電導、遷移率高，還具有跨導不依賴于柵壓的電學特性，這表明遷移率的提高不僅取決于trap-healing效應，還存在其他影響電學性能的機制。

針對此問題，微電子所劉明院士團隊制備了基于p型和n型有機分子構(gòu)成的單晶電荷轉(zhuǎn)移界面的晶體管器件，探究了電荷轉(zhuǎn)移界面以及柵氧界面電場的相互作用對晶體管工作時載流子及電導分布特性的影響。相較于界面，單晶體內(nèi)的缺陷態(tài)減少3個數(shù)量級以上，這意味著更小的散射概率和更高的器件遷移率。通過開爾文探針顯微鏡對表面電勢的柵壓依賴性表征和二維數(shù)值仿真，證實電荷轉(zhuǎn)移界面的內(nèi)建電場與柵氧界面電場發(fā)生有效耦合，提高了載流子體傳輸比例，減少了界面無序因素對載流子傳輸?shù)南拗谱饔?，大幅度提升了器件的跨導?/p>

該研究以題Surface Doping Induced Mobility Modulation Effect for Transport Enhancement in Organic Single Crystal Transistors發(fā)表在Advanced Material（先進材料，https://doi.org/10.1002/adma.202205517）雜志上。微電子所博士研究生單宇為第一作者，李泠研究員、王嘉瑋副研究員為通訊作者。

該研究得到國家重點研發(fā)計劃項目、中國科學院微電子研究所微電子器件與集成技術(shù)重點實驗室開放課題、國家自然科學基金及中科院戰(zhàn)略性先導科技項目的支持。

圖一：電荷轉(zhuǎn)移晶體管的遷移率調(diào)制效應的原理圖

圖二：利用掃描開爾文探針顯微鏡對電荷轉(zhuǎn)移界面的表面電勢的表征分析

審核編輯 ：李倩