有機場效應晶體管（簡體書）

《納米科學與技術:有機場效應晶體管》內容簡介：有機場效應晶體管是有機電路的基本構筑單元，也是分析有機半導體傳輸性能的有力工具。基于有機場效應晶體管的顯示器、電子紙、射頻商標等產品已經走人人們的視野，預示有機場效應晶體管具有巨大的應用前景。胡文平編著的《有機場效應晶體管》共分10章，系統、全面地介紹了有機場效應晶體管的發展歷史，基本概念與原理，材料的選取、制備與表征，晶體管的構筑與實際應用等內容。
《有機場效應晶體管》可供高等院校化學、材料、物理和信息等專業高年級本科生、研究生、教師，研究院所科研人員等閱讀和參考。

胡文平，中國科學院化學研究所研究員。1993年在湖南大學化學化工系獲得學士學位，1996年在中國科學院金屬腐蝕與防護研究所(現并入中國科學院金屬研究所)獲得碩士學位，1999年在中國科學院化學研究所獲得博士學位。受日本學術振興會(JSPS)和德國洪堡基金的資助，先後在日本大阪大學和德國斯圖加特大學工作，隨後加入日本電信電話株式會社(NTT)。2003年入選中國科學院”百人計劃”，2004年獲中國科學院“百人計劃”擇優支持，2007年獲“國家杰出青年科學基金”資助，2008年“百人計劃”結題優秀。先後獲得中國科學院優秀導師、中國科學院優秀研究生指導教師、全國優秀博士學位論文指導教師、中國化學會一英國皇家化學會青年化學獎等榮譽。主要從事有機場效應晶體管等分子器件的研究，在Chem.Soc.Rev.,Acc.Chem.Res.,J.Am.Chem.Soc.,Adv.Mater.,Phys.Rev.Lett.等期刊發表論文200余篇。

《納米科學與技術:有機場效應晶體管》晶體管在近半個多世紀以來取得了舉世矚目的發展，是現代電子學、微電子學的主要基石之一。隨著近年來電子學的進一步發展，晶體管正面臨著又一次革命：從傳統的無機半導體晶體管向有機場效應晶體管過渡。與無機場效應晶體管相比，有機場效應晶體管與之最大的區別就是用有機半導體材料取代了無機半導體材料。有機半導體材料與無機半導體材料相比，有突出的優勢，有機場效應材料的研究也如火如荼。在胡文平編著的《有機場效應晶體管》中，我們從晶體管的發展歷史出發，引導讀者了解有機場效應晶體管的基本物理化學問題，基本材料、加工制作工藝，以及集成和有機柔性電路以至有機CP。

前言
第1章 晶體管及其發展歷史
1.1 引言
1.2 晶體管的發展
1.2.1 真空三極管
1.2.2 點接觸晶體管
1.2.3 雙極型與單極型晶體管
1.2.4 硅晶體管
1.2.5 集成電路
1.2.6 場效應晶體管與金屬-氧化物-半導體管
1.2.7 微處理器
1.3 摩爾定律及其挑戰
1.3.1 摩爾定律
1.3.2 摩爾定律的挑戰
1.3.3 納米晶體管與分子晶體管
參考文獻

第2章 有機場效應晶體管基本介紹
2.1 幾個基本的物理概念
2.1.1 電子與空穴
2.1.2 費米子、費米能級與功函數
2.1.3 能級與能帶
2.1.4 金屬、半導體與絕緣體
2.1.5 金屬-半導體接觸
2.1.6 肖特基勢壘
2.1.7 平帶電壓和閾值電壓
2.2 有機場效應晶體管
2.2.1 有機場效應晶體管的基本結構
2.2.2 有機場效應晶體管的基本工作原理
2.2.3 有機場效應晶體管的工作模式
2.2.4 有機場效應晶體管的能級結構
2.3 有機場效應晶體管的基本參數
2.3.1 輸出與轉移特性曲線
2.3.2 閾值電壓Vt
2.3.3 場效應遷移率
2.3.4 電流開關比Ion／Ioff
2.3.5 亞閾值斜率
2.4 有機場效應晶體管的優點與應用
參考文獻

第3章 有機場效應晶體管中的電荷傳輸
3.1 引言
3.2 有機半導體遷移率的主要測試方法
3.2.1 飛行時間法
3.2.2 空間電荷限制電流法
3.2.3 聲表面波法
3.2.4 有機場效應晶體管法
3.2.5 霍爾效應法
3.3 有機場效應晶體管中影響電荷傳輸的主要因素
3.3.1 導電溝道
3.3.2 注入勢壘
3.3.3 分子結構和堆積方式
3.3.4 缺陷和雜質
3.4 有機場效應晶體管的電荷傳輸模型
3.4.1 能帶傳輸
3.4.2 躍遷傳輸
3.4.3 極化子模型
3.4.4 多重陷阱捕獲與釋放模型
3.5 總結與展望
參考文獻

第4章 有機小分子場效應材料
4.1 引言
4.2 有機小分子場效應材料的分類
4.2.1 p型有機小分子場效應材料
4.2.2 n型有機小分子場效應材料
4.3 目前存在的主要問題和發展趨勢
參考文獻

第5章 共軛高分子場效應材料
5.1 引言
5.2 高性能共軛高分子場效應材料
5.2.1 高性能共軛高分子材料的設計要求
5.2.2 p型共軛高分子材料
5.2.3 n型共軛高分子材料
5.2.4 雙極性共軛高分子材料
5.3 提高共軛高分子器件性能的途徑
5.3.1 優化共軛高分子材料本身的性能
5.3.2 優化溶液成膜工藝和後續處理過程
5.3.3 制備共軛高分子單軸取向有序薄膜
5.3.4 制備共軛高分子微納晶
5.4 總結與展望
參考文獻

第6章 有機場效應晶體管絕緣層材料
6.1 引言
6.2 無機絕緣層
6.2.1 無機絕緣材料
6.2.2 無機絕緣層中影響器件性能的因素
6.2.3 無機絕緣層的制備
6.3 聚合物絕緣層
6.3.1 聚合物的介電性能
6.3.2 聚合物絕緣層材料
6.3.3 聚合物絕緣層中影響器件性能的因素
6.4 自組裝單／多層絕緣層
6.4.1 自組裝單／多層絕緣層的發展
6.4.2 自組裝單／多層絕緣層的材料
6.4.3 自組裝單／多層絕緣層的制備
6.4.4 自組裝單／多層絕緣層的應用
6.5 展望
參考文獻

第7章 有機場效應晶體管的表界面工程
7.1 引言
7.2 絕緣體／半導體界面
7.2.1 界面形貌
7.2.2 電學效應
7.2.3 自組裝單分子層修飾的絕緣層界面
7.3 電極／半導體界面
7.3.1 接觸電阻的測量
7.3.2 接觸電阻的產生
7.3.3 電極／半導體界面
7.4 小結
參考文獻

第8章 有機薄膜場效應晶體管的構筑
8.1 引言
8.2 薄膜的結構＼形貌對場效應晶體管性能的影響
8.3 溶液法制備有機薄膜
8.3.1 旋涂法
8.3.2 滴注法
8.4 LB膜法
8.5 真空沉積法
8.6 其他薄膜制備方法
8.6.1 區域滴注技術
8.6.2 噴墨打印方法
8.6.3 自組裝分子膜
8.7 電極構筑技術
8.8 薄膜的分析表征技術
參考文獻

第9章 有機單晶場效應晶體管
9.1 引言
9.2 單晶及結構
9.2.1 單晶、多晶與非晶
9.2.2 有機單晶的結構特點
9.3 有機單晶的生長方法
9.3.1 氣相Bridgman法
9.3.2 物理氣相傳輸法
9.3.3 溶液法
9.4 有機單晶的結構及形貌控制
9.4.1 內因——分子結構
9.4.2 外因——生長條件
9.5 有機單晶的表征
9.5.1 X射線衍射
9.5.2 原子力顯微鏡
9.5.3 其他方法
9.6 有機單晶場效應晶體管
9.6.1 有機單晶場效應晶體管的構筑
9.6.2 有機單晶場效應晶體管中的電荷傳輸
9.6.3 有機單晶場效應晶體管中的光誘導過程
9.6.4 有機單晶場效應晶體管中的晶體缺陷
9.6.5 有機單晶場效應晶體管的性能
9.7 有機微納單晶晶體管
9.7.1 有機微納單晶晶體管的優勢
9.7.2 有機微納單晶晶體管的構筑
9.7.3 基于有機微納單晶的高性能邏輯電路
9.8 展望
參考文獻

第10章 有機柔性器件、印刷器件與電路
10.1 引言
10.2 有機柔性器件
10.2.1 制作柔性器件的必要條件
10.2.2 柔性器件的常見材料
10.3 印刷器件
10.3.1 印刷的類型
10.3.2 印刷器件
10.4 有機電路
10.4.1 電路的基本單元
10.4.2 有機場效應電路
10.5 展望
參考文獻

3.3.1 小節談到，有機場效應晶體管的導電溝道僅形成在一個單分子層的厚度內，因此晶體管的性能對界面的缺陷和分子無序排列非常敏感。絕緣層基板上的極小雜質，都可以導致在隨後形成的導電溝道中分子的無序排列，因此基板的嚴格清洗至關重要。有機分子沉積在基板上導致的晶界以及結晶度不高，也是導致分子無序排列的主要原因。我們知道對于有機半導體薄膜器件，絕大部分都是多晶膜，晶界和分子的無序難以避免，但是通過不同的條件和工藝可以優化薄膜生長來減少分子無序和缺陷態的存在。典型的就是通過基板修飾有機物，如OTS、聚合物等，來改變絕緣層的表面能，提高有機半導體的成膜質量和結晶度，具體見本書第7章。另外，對于小分子，可以通過基板加熱和控制不同生長時段的升華速率也可以優化薄膜的結晶性和減小晶界，具體見本書第8章；對于聚合物，可以通過改變溶劑、調節退火溫度和時間以及使用溶劑氣氛退火等來提高聚合物薄膜的成膜質量和結晶度，具體見本書第5章。
為了避免和盡量減小缺陷，有機單晶作為半導體材料廣泛應用于場效應晶體管器件，大量的實驗表明，相對于多晶薄膜器件，單晶晶體管器件性能會明顯提高，甚至是數量級的提高，是揭示有機半導體材料本征性能的最佳載體。3.3.1 小節介紹了一種簡單的溶液方法，用于制備大面積的超薄單晶薄膜，為有機半導體材料的本征性能的研究和其未來大規模應用提供了很好的思路。基于有機單晶半導體材料的晶體管和電路的研究引起了廣泛的關注，本書第9章我們將詳細介紹這方面的內容。
另外，制備金屬上電極時，熱輻射以及金屬顆粒的撞擊和滲透乃至化學反應都會導致金屬電極／半導體材料界面出現缺陷，影響電荷載流子的注入。這里我們可以通過減慢金屬升華速率，減小熱輻射源面積以及在金屬電極／半導體材料界面添加緩沖層來盡量減少相應的缺陷。在利用下電極構型時，有機半導體在金屬電極表面和絕緣層表面的生長不同，也會導致金屬電極附近的半導體膜出現結構無序，可以通過修飾含巰基化合物、氧等離子體轟擊等方式來減小這種生長差異。