Os transistores de efeito de campo orgânico (OFETs) são o coração da eletrônica de plástico. Demonstrou-se que o doping melhora o desempenho dos OFETs de maneira eficaz. Existem duas formas principais de dopagem de OSCs.

A primeira estratégia é o doping em massa. A dopagem em massa envolve a mistura da fase de solução ou a co-deposição da fase de vapor dos dopantes com os OSCs hospedeiros. Contudo, o doping em massa introduz defeitos estruturais e distúrbios energéticos no material hospedeiro, que reduz a mobilidade dos semicondutores orgânicos.

A segunda estratégia é o doping de superfície. A dopagem de superfície é obtida pela deposição de dopantes nas superfícies dos OSCs hospedeiros. Comparado com doping em massa, os dopantes não são incorporados à rede do hospedeiro, e, assim, a indução de defeitos estruturais e distúrbios energéticos por doping em massa comum são eliminados.

Como resultado, dopagem de superfície é considerada uma estratégia útil para dopagem não destrutiva de OSCs. Até agora, dopantes de várias estruturas têm sido aplicados na dopagem de superfície. Contudo, a maioria dos dopantes são filmes finos policristalinos e suas espessuras não são bem controladas, Portanto, as melhorias de desempenho dos OSCs são restritas. Cristais moleculares bidimensionais (2DMCs) são periodicamente arranjados em monocamada ou moléculas orgânicas de poucas camadas mantidas juntas por interações fracas (por exemplo, ligações de hidrogênio, interações π-π, forças de van der Waals) em um plano 2-D. Eles são filmes ultrafinos contínuos com ordem de longo alcance.

Além disso, a espessura dos 2DMCs pode ser ajustada em um nível de monocamada, permitindo dopagem altamente controlável de OSCs com precisão de camada única. Como resultado, 2DMCs são materiais potencialmente favoráveis ​​como dopantes para dopagem de superfície.

Muito recentemente, Dr. Rongjin Li e colegas na Universidade de Tianjin relataram uma estratégia de dopagem de superfície altamente eficaz e altamente controlável baseada em cristal único composto 1-D / 2-D para aumentar a mobilidade e modular a voltagem limite de OFETs.

Aproveitando a espessura da escala molecular dos dopantes 2DMC, a fixação firme à superfície dos OSCs hospedeiros é garantida e a dopagem eficiente é alcançada. Mais importante, a espessura da escala molecular do 2DMC com camadas controláveis ​​garante dopagem precisa do material hospedeiro na precisão da monocamada.

Em seu estudo, Microfitas monocristalinas orgânicas 1-D de TIPS-pentaceno foram adotadas como um OSC de exemplo. Comparado com os materiais originais, a mobilidade média de OFETs com base em cristais únicos compostos 1-D / 2-D aumentou de 1,31 cm ² / V * s a 4,71 cm ² / V * s, correspondendo a um aumento de 260%. Enquanto isso, uma redução substancial da tensão limite de -18,5 V para -1,8 V foi alcançada. A mobilidade máxima de 5,63 cm ² / V * s foi maior do que a grande maioria das mobilidades relatadas para TIPS-pentaceno até onde sabemos. Além disso, altas taxas de ligar / desligar de até 10 ⁸ foram retidos. A dopagem de superfície por 2DMCs fornece uma estratégia altamente eficiente e altamente controlável para modular as propriedades optoeletrônicas de OSCs para várias aplicações.