空气稳定聚合物混合薄膜晶体管中的双极电荷传输

摘要 基于一系列空气稳定、溶液处理的n型聚合物聚(苯并比咪唑苯并菲)（BBL）和p型小分子铜酞菁（CuPc）的双极薄膜晶体管被证明，所有制作和测量均在环境条件下进行。孔迁移率在6.0 × 10 –6 至2.0 × 10 –4 cm 2 V –1 s –1 范围内，电子迁移率在2.0 × 10 –6 至3.0 × 10 –5 cm 2 V –1 s –1 范围内，具体取决于混合物组成。紫外-可见光光谱和电子衍射显示CuPc在半晶态BBL基质中以亚稳态α晶体形式结晶。当混合薄膜在甲醇中处理时，这些CuPc域发展为细长的带状晶体纳米结构，但在水中处理时则没有。在对混合薄膜进行氯甲烷蒸气退火时，观测到CuPc从α型转变为β型的相变，如光学吸收光谱和电子衍射所示。只有在CuPc结晶为细长带状纳米结构（α型）的混合薄膜中观察到双极电荷传输。使用β多晶型的CuPc未观察到双极性行为。在这些经过溶液处理的混合场效应晶体管（FETs）中，在甲醇中延长处理后，观察到高达2.0 × 10 –3 cm 2 V –1 s –1 的单极孔迁移率，类似于在热蒸发的CuPc FETs中报告的孔迁移率。这些结果表明，双极电荷传输和多组分有机半导体中的载流子迁移率与相分离的纳米级和结晶形态密切相关。