近日，中國科學院微電子研究所微電子器件與集成技術重點實驗室在有機分子晶體器件的載流子輸運研究中取得重要進展。 

　　相比于傳統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）現象，由有序單晶電荷轉移界面制備的場效應晶體管整體電導、遷移率高，并具有跨導不依賴于柵壓的電學特性，這表明遷移率的提高取決于trap-healing效應，且存在其他影響電學性能的機制。 

　　中科院院士、微電子所研究員劉明團隊制備了基于p型和n型有機分子構成的單晶電荷轉移界面的晶體管器件，探究了電荷轉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，單晶體內的缺陷態減少3個數量級以上，這意味著更小的散射概率和更高的器件遷移率。研究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值仿真證實，電荷轉移界面的內建電場與柵氧界面電場發生有效耦合，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的限制作用，大幅提升了器件的跨導。 

　　相關研究成果以Surface Doping Induced Mobility Modulation Effect for Transport Enhancement in Organic Single Crystal Transistors為題，發表在Advanced Materials上。研究工作得到國家重點研發計劃、微電子所微電子器件與集成技術重點實驗室開放課題、國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技項目的支持。 

　　論文鏈接 

圖1.電荷轉移晶體管的遷移率調制效應的原理圖

圖2.利用掃描開爾文探針顯微鏡對電荷轉移界面的表面電勢的表征分析