有机薄膜电晶体材

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1、CHEMISTRY（THECHINESECHEM.SOC.,TAIPEI）June.2005Vol.63,No.2,pp.241~250回顧論文有機薄膜電晶體材料與應用技術發展aa*b*簡榮宏葉安祺陳存仁a正修科技大學化工系b永達技術學院電機系摘要：本文探討有機薄膜電晶體材料近期發展概況並研究苯駢咪唑衍生物之合成、分子結構特徵研究及應用此新化合物作為有機薄膜電晶體活性材料製作成有機薄膜電晶體元件之場效特性，此類分子屬於正型有機半導體材料，具有可受電場感應而導致電洞聚集的特性且具有電洞傳輸特性,載子移動率為20.03-0.15cm/V-s其電氣操作屬於加強型操作模式

2、。關鍵字：有機薄膜電晶體、分子間電荷移轉、場效特性、苯駢咪唑制裝置(TFT-LCD)與有機電激發光顯示器的畫素電路控前言制迴路(TFT-OLED)，令人驚異的是依據最近報導指出有機活性材料(Pentacene)的載子移動率可被大幅提高到2100000cm/Vs[3]，這樣的載子移動率不但超越低溫多晶近年來以有機材料作為場效電晶體的活性材料所構2矽(300~500cm/Vs)而且可以與單晶矽互相抗衡，這意味成的有機薄膜電晶體(OTFTs，或稱有機場效電晶體著另一波因為材料發展所引發的產業變動即將發生，其OFETs)正被廣泛研究開發，此種材料技術初期應用於一應用面可涵

3、蓋邏輯記憶陣列(Logicmemoryarrays)、邏輯些應答速度較慢或較為低階的產品如氣體偵測器(Gas運算裝置(如暫存器、處理器)與積體電路(Integratedsensors)、可撓式偵測器(Flexiblesensors)、電子紙circuits)等目前矽半導體工業中大部分的產業產品且可(Electronicpaper)、智慧卡(Smartcards)與電子式標示吊發展出矽基材料所無法呈現的特徵如可撓式基板積體電牌(Identificationtags)等，然而由於各方研究機構與研究路(Integratedcircuitsonflexiblesubstr

4、ate)，可惜的是由於人員的努力，這種技術近年內已獲得改善，其場效特性Pentacene分子本身的聲子散射(Phononscattering)[4,5],載子移動率(Carriermobility)被提高到0.5~2.4這樣優越性質是在相當低溫下獲得(10K)，不過卻也反22cm/Vs[1]，這種載子移動率已超越非晶矽(0.5cm/Vs)映有機活性材料的可發展空間，因此結合具有寬廣的非而達實用階段，可應用於畫素控制元件之主動陣列式顯定域化π電子之多聚物的電荷傳導性與Pantacene的全示裝置(Pixel-accessdevicesinactivematrixdi

5、splays)，應平面結構與結構對稱性的優勢將可發展出優良且具高度用產品對象為平面顯示器[2]如液晶顯示器的光閘門控實用性的有機薄膜電晶體材料。242中華民國九十四年第六十三卷第二期2材料發展子移動性降到3.2cm/Vs(圖四)，此種熱聲子散射為Pantacene的本質特性(intrinsicproperty)。依據分子結構特徵可將有機薄膜電晶體材料分為芳香稠環類(Fusedrings)、賽酚類(Thiophenes)、含推電子基團類(Containingelectron-donatinggroups)、含拉電子基團類(Containingelectron-wit

6、hdrawinggroups)與金屬錯合物類(metalcomplexes)等五類，這些化合物各有其特徵，因此分述如下。第一類有機薄膜電晶體材料為芳香稠環類化合物圖二J.H.Schönetal.製作之單晶Pantacene電晶體元件。(如圖一)，此系類分子是目前表現最好的化合物系列，其典型代表為伍員芳香稠環(Pantacene)，常溫下載子移2動率可達3.2cm/Vs，此系列化合物多數屬於正型有機半導體材料(p-typeorganicsemiconductors)，事實上這些材料亦具有負型有機半導體材料(n-typeorganicsemiconductors)的特

7、徵[6,7]。圖三J.H.Schönetal.製作之Pantacene薄膜電晶體元件。Pentacene510PeryleneRubrene圖一芳香稠環類有機薄膜電晶體材料。在芳香稠環類結構系統中，一篇由J.H.Schön,Ch.Kloc與B.Batlogg等人於2000發表在Organic圖四J.H.Schönetal.製作之單晶Pantacene電晶體元Electronics標題為“Ontheintrinsiclimitsofpentacene件之載子移動性與溫度之關聯性。field-effecttransistors”的論文具有相當的代表性[3]，在此篇論文

8、中他們以單