用分子分辨率对有机场效应晶体管进行建模

在 OFET 中，电荷载体在位于与介电材料接口的\"通道\"内通过有机半导体。在这里，介电由灰色网格表示。该图说明了介电表面的粗糙度（显示 50 nm × 50 nm 区域）对平均载波占用的计算影响载波占用概率以蓝色表示，并指示载波基本上在介电表面的\"山谷\"内移动（改编自 Adv. Funct。马特， 2018， 28， ）.来源：科学中国出版社

场效应晶体管是传感器、电路和数据存储设备的关键部件。迄今为止使用的晶体管主要基于无机半导体，如硅。最近，有机材料已经出现，具有半导体特性，使得有机场效应晶体管（OFETs）的制造。使用有机组件作为设备活性层带来了有希望的功能，如易于加工和低成本。除了器件功能外，OFET还发展成为有机半导体基本表征的重要平台，因为它们现已成为测量电荷载体移动性的有用工具。因此，全面描述 OFET 器件性能成为推进这些器件开发和设计更高效的有机半导体的关键步骤。这些调查的核心是器件模型，它提供测量电流密度与有机材料的半导体特性之间的关系。不用说，这些 OFET 设备型号必须准确可靠。

美国亚利桑那大学的科学家在《国家科学评论》发表的综述中，讨论了最近采用分子级参数的 OFET 设备模型的最新进展。特别是，他们重点介绍了基于动感蒙特卡罗的设备仿真方法的发展及其在微米大小的 OFET 建模中的成功应用。他们还概述了进一步改进这些分子水平模型的路径。

这些科学家在题为\"为有机场效应晶体管开发分子水平模型\"的评论文章中指出：\"尽管有机和无机半导体的电荷传输机制存在重大差异，但直到最近，流行的 OFET 器件模型还是直接从最初基于无机材料为 FET 开发的器件模型中借用。他们强调：\"最佳地，OFET器件模型应包括离散分子水平、紊乱、各向异性、陷阱、颗粒边界、复杂薄膜形态和接触阻力等因素。只要有机半导体薄膜被当作连续介质处理，这些因素就很难包括。换句话说，纳米级、分子级细节需要纳入 OFET 设备模型。

近年来，基于动感蒙特卡罗的方法有了非常重大的发展，现在它允许用分子分辨率对 OFET 进行有效的建模。这些新模型为更深入地了解 OFET 器件物理开辟了方向，并提供了将微观过程与宏观器件性能直接连接的能力。它们已成功应用于描述 OFET 的基本方面，如有效通道的实际厚度和介电表面形态的影响，以及最近遇到的非线性电流特性问题。

亚利桑那大学的科学家得出结论：\"通过这种不断发展，分子级 OFET 设备模型将成为研究 OFET 设备的日益有用的平台，并成为常规数据分析的补充工具。

文章来源：《分子科学学报》 网址: http://www.fzkxxbzz.cn/zonghexinwen/2020/1103/420.html