Kompensationsdotierung und Dotandenmigration in organischen Feldeffekt-Transistoren

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Die kostengünstige Massenproduktion flexibler elektrischer Bauteile hat organischen Halbleitern wie dem konjugierten Polymer P3HT viel Aufmerksamkeit geschenkt. Die Anwendung in organischen Feldeffekt-Transistoren (OFETs) war jedoch aufgrund der Instabilität an Luft stark eingeschränkt. Diese Arbeit zeigt, dass die unerwünschte p-Dotierung durch Sauerstoff mit molekularen n-Dotanden kompensiert werden kann, was das reduzierte On/Off-Verhältnis der OFETs signifikant verbessert. Gleichzeitig verschlechterten sich jedoch die Feldeffekt-Mobilität, die Schwellenspannung und die Transfercharakteristik, was auf den Drift der n-Dotanden zurückzuführen ist. Der Dotanden-Drift konnte in Halbleiter-Filmen durch elektrische Messungen nachverfolgt werden. Weitere Untersuchungen mit isolierenden Polymeren zeigten, dass diese den Drift potenziell unterdrücken können, jedoch aufgrund ungünstiger Morphologie im Zusammenspiel mit n-dotiertem P3HT für OFETs ungeeignet waren. Schließlich wurde der Dotanden-Drift durch chemische Modifikation der n-Dotanden unterbunden. Eine kovalente Bindung zwischen Dotand und Halbleiter wurde durch eine Azidgruppe erreicht, was die Immobilisierung der Dotanden ermöglichte. Die so modifizierten Transistoren zeigten an Luft eine hohe Feldeffekt-Mobilität und kaum Hysterese, während das On/Off-Verhältnis um zwei Größenordnungen erhöht wurde. Diese Strategie zur Verankerung der Dotanden ist nicht selektiv und kann a