Variable temperature mobility analysis of n-channel, p-channel and ambipolar organic field-effect transistors

Advanced Functional Materials

Volumn 20, Issue 1, 2010, Pages 50-58

  Letizia, Joseph A ^a   Rivnay, Jonathan ^a   Facchetti, Antonio ^a   Ratner, Mark A ^a   Marks, Tobin J ^a  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

[CARBONYL; AMBIPOLAR; BITHIOPHENES; CHARGE TRAP; CONDUCTION STATE; DEVICE CHARACTERISTICS; DISCRETE TRAPS; EFFECT OF TEMPERATURE; EFFECTIVE FIELD; FREE CARRIERS; HIGH-MOBILITY SEMICONDUCTORS; INVERSE RELATIONSHIP; LOW-ACTIVATION ENERGY; MOBILITY ANALYSIS; MOBILITY MODEL; MULTIPLE TRAPPING; N-CHANNEL; ORGANIC FET; ORGANIC SEMICONDUCTOR; PENTACENES; PHENANTHRENEQUINONE; QUATERTHIOPHENE; ROOM TEMPERATURE; TEMPERATURE DEPENDENCE; TRAPPED CHARGE; VARIABLE TEMPERATURE;

ACTIVATION ENERGY; FIELD EFFECT TRANSISTORS; MESFET DEVICES; ORGANIC FIELD EFFECT TRANSISTORS; SEMICONDUCTING ORGANIC COMPOUNDS; TEMPERATURE DISTRIBUTION;

CARRIER MOBILITY;

EID: 76149106127     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.200900831     Document Type: Article

References (107)

1. a) Y.-Y. Noh, D.-Y. Kim, Solid-State Electron. 2007, 51, 1052.
2. b) M. Muccini, Nat. Mater. 2006, 5, 605.
3. a) R. C. G. Naber, M. Bird, H. Sirringhaus, Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 023301.
4. b) S. Ju, K. Lee, D. B. Janes, R. C. Dwivedi, H. Baffour-Awuah, R. Wilkins, M. H. Yoon, A. Facchetti, T. J. Marks, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 1183102.
5. S. Y. Ju, A. Facchetti, Y. Xuan, J. Liu, F. Ishikawa, P. D. Ye, C. W. Zhou, T. J. Marks, D. B. Janes, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 378.
6. O. Prache, Displays 2001, 22, 49.
7. M. L. Chabinyc, A. Salleo, Chem. Mater. 2004, 16, 4509.
8. G. H. Gelinck, H. E. A. Huitema, E. Van Veenendaal, E. Cantatore, L. Schrijnemakers, J. Van der Putten, T. C. T. Geuns, M. Beenhakkers, J. B. Ciesbers, B. H. Huisman, E. J. Meijer, E. M. Benito, F. J. Touwslager, A. W. Marsman, B. J. E. Van Rens, D. M. De Leeuw, Nat. Mater. 2004, 3, 106.
9. H. E. A. Huitema, G. H. Gelinck, J. B. P. H. van der Putten, K. E. Kuijk, C. M. Hart, E. Cantatore, P. T. Herwig, A. J. J. M. van Breemen, D. M. de Leeuw, Nature 2001, 414, 599.
10. a) J. Smith, R. Hamilton, M. Heeney, D. M. de Leeuw, E. Cantatore, J. E. Anthony, I. McCulloch, D. D. C. Bradley, T. D. Anthopoulos, Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 253301.
11. b) B. Yoo, T. Jung, D. Basu, A. Dodabalapur, B. A. Jones, A. Facchetti, M. R. Wasielewski, T. J. Marks, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 082104.
12. C. Rolin, S. Steudel, K. Myny, D. Cheyns, S. Verlaak, J. Genoe, P. Heremans, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 203502.
13. B. Crone, A. Dodabalapur, Y.-Y. Lin, R. W. Filas, Z. Bao, A. LaDuca, R. Sarpeshkar, H. E. Katz, W. Li, Notwre 2000, 403, 521.
14. K. Myny, S. Steudel, P. Vicca, J. Genoe, P. Heremans, Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 093305.
15. a) L Herlogsson, Y.-Y. Noh, N. Zhao, X. Crispin, H. Sirringhaus, M. Berggren, Adv. Mater. 2008, 20, 4708.
16. b) E. J. Meijer, D. M. De Leeuw, S. Setayesh, E. Van Veenendaal, B. H. Huisman, P. W. M. Blom, J. C. Hummelen, U. Scherf, T. M. Klapwijk, Nat. Mater. 2003, 2, 678.
17. a) F. Dinelli, R. Capelli, M. A. Loi, M. Murgia, M. Muccini, A. Facchetti, T. J. Marks, Adv. Mater. 2006, 18, 1416.
18. b) M. H. Yoon, H. Yan, A. Facchetti, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 200S, 127, 10388.
19. T. B. Singh, P. Senkarabacak, N. S. Sariciftci, A. Tanda, C. Lackner, R. Hagelauer, G. Horowitz, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 033512.
20. a) M. Tello, M. Chiesa, C. M. Duffy, H. Sirringhaus, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3907.
21. b) J. Locklin, M. Roberts, S. Mannsfeld, Z. Bao, Polym. Rev. 2006, 46, 79.
22. V. I. Arkhipov, P. Heremans, E. V. Emelianova, G. J. Adriaenssens, H. Bassler, Chem. Phys. 2003. 288, 51.
23. a) T. Richards, M. Bird, H. Sirringhaus. J. Chem. Phys. 2008, 128, 234905.
24. b) J. Cornil, J.-L. Bredas, J. Zaumseil, H. Sirringhaus, Adv. Mater. 2007, 19, 1791.
25. S. Verlaak, V. Arkhipov, P. Heremans, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 745.
26. A. B. Chwang, C. D. Frisbie. J. Appl. Phys. 2001, 90, 1342.
27. a) M. Mas-Torrent, C. Rovira, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 827.
28. b) G. Fortunato, P. Migliorato. J. Appl. Phys. 1990, 68, 2463.
29. a) L. H. Jimison, M. F. Toney, I. McCulloch, M. Heeney, A. Salleo, Adv. Mater. 2009, 21, 1568.
30. b) J. Casado, M. Z. Zgierski, D. Ruiz, C. Mari, J. T. Lopez Navarrete, M. Mas-Torrent, C. Rovira, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 10110.
31. D. Knipp, R. A. Street, A. Volkel, J. Ho, J. Appl. Phys. 2003, 93, 347.
32. a) M. L. Chabinyc, M. F. Toney, R. J. Kline, I. McCulloch, M. Heeney, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3226.
33. b) K. Marlus, B. Ivan, Phys. Rev. B (Condens. Matter Mater. Phys.). 2004, 70, 045314.
34. |17] a) A. von Muhlenen, M. Castellani, M. Schaer, L. Zuppiroli, Phys. Status Solidi B 2008, 245, 1170.
35. b) H. Pang, F. Vilela, P. J. Skabara, J. J. W. McDouall, D. J. Crouch, T. D. Anthopoulos, D. D. C. Bradley, D. M. de Leeuw, P. N. Horton, M. B. Hursthouse, Adv. Mater. 2007, 19, 4438.
36. J. W. H. Smith, I. G. Hill, J. Appl. Phys. 2007, 101, 044503.
37. a) P. Annibale, C. Albonetti, P. Stoliar, F. Biscarini. J. Phys. Chem. 2007, 111, 12854.
38. b) H. Sirringhaus. Opt. Sci. Eng. 2007, 128, 103.
39. G. Horowitz, Opt. Sci. Eng. 2007, 128, 73.
40. V. Podzorov, Opt. Sci. Eng. 2007, 128, 27.
41. e) P. Stallinga, H. L. Gomes, Org. Electron. 2005, 6, 137.
42. a) C. Kim, A. Facchetti, T. J. Marks, Science 2007, 318, 76.
43. b) M. H. Yoon, C. Kim, A. Facchetti, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12851.
44. a) M. J. Panzer, C D. Frisbie, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6599.
45. b) A. Salleo, Mater. Today 2007, 10, 38.
46. L. Wang, D. Fine, D. Basu, A. Dodabalapur, J. Appl. Phys. 2007, 101, 054515.
47. L. L Chua, J. Zaumseil, J. F. Chang, E. C. W. Ou, P. K. H. Ho, H. Sirringhaus, R. H. Friend, Nature 2005, 434, 194.
48. D. M. de Leeuw, M. M. J. Simenon, A. R. Brown, R. E. F. Einerhand, Synth. Met. 1997, 53.
49. H. E. Katz, A. J. Lovinger, J. K. C. Johnson, T. L W. Siegrist, Y. Lin, A. Dodabalapur, Noture 2000, 404, 478.
50. R. J. Chesterfield, J. C. McKeen, C. R. Newman, C. D. Frisbie, P. D. Ewbank, K. R. Mann. L. L. Miller, J. Appl. Phys. 2004, 95, 6396.
51. a) J. H. Oh, H. W. Lee, S. Mannsfeld, R. M. Stoltenberg, E. Jung, Y. W. Jin, J. M. Kim, J.-B. Yoo, Z. Bao, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009, 106, 6065.
52. b) R. Schmidt, J. H. Oh, Y.-S. Sun, M. Deppisch, A.-M. Krause, K. Radacki, H. Braunschweig, M. Koenemann, P. Erk, Z. Bao, F. S. Wuerthner, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6215.
53. C. Piliego. D. Jarzab, G. Gigli, Z. Chen, A. Facchetti, M. A. Loi, Adv. Mater. 2009, 21, 1573.
54. H. Usta, C. Risko, Z. Wang, H. Huang, M. Deliomeroglu, A. Zhukhovitskiy, A. Facchetti, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5586.
55. e) Z. Wang, C. Kim, A. Facchetti, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13362.
56. a) B. A. Jones, A. Facchetti, M. R. Wasielewski, T. J. Marks, Adv. Funct. Mater. 2008 18, 1.
57. b) B. A. Jones, A. Facchetti, M. R. Wasielewski, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15259.
58. R. J. Chesterfield, J. C. McKeen, C. R. Newman, P. C. Ewbank, D. A. da Silva, J. L. Bredas, L. L. Miller, K. R. Mann, C. D. Frisbie, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19281.
59. B. H. Hamadani, D. Natelson, Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 443.
60. a) G. Horowitz, Adv. Mater. 1998, 10, 365.
61. b) G. Horowitz, R. Hajlaoui, P. Delannoy, J. Phys. III 1995, 5, 355.
62. G. Horowitz, M. E. Hajlaoui, R. Hajlaoui, J. Appl. Phys. 2000, 87, 4456.
63. a) C. Reese, Z. Bao, Mater. Today 2004, 10, 20.
64. b) V. Podzorov, E. Menard, A. Borissov, V. Kiryukhin. J. A. Rogers, M. E. Gershenson, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 086602.
65. E. Menard, V. Podzorov, S.-H. Hur, A. Gaur, M. E. Gershenson, A. Rogers, Adv. Mater. 2004, 16, 2097.
66. C. Reese, W.-J. Chung, M.-M. Ling, M. Roberts, Z. Bao, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 202108.
67. e) L. B. Roberson, J. Kowalik, L. M. Tolbert, C. Kloc, R. Zeis, X. Chi, R. Fleming, C. Wilkins, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3069.
68. f) M. M. Payne, S. R. Parkin, J. E. Anthony, C.-C. Kuo, T. N. Jackson, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4986.
69. g) A. N. Aleshin, J. Y. Lee, S. W. Chu, J. S. Kim, Y. W. Park, Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 5383.
70. h) R. Zeis, C. Kloc, K. Takimiya, Y. Kunugi, Y. Konda, N. Niihara, T. Otsubo, Jpn. J. Appl. Phys. 2005, 44, 3712.
71. M. Ichikawa, H. Yanagi, Y. Shimizu, S. Hotta, N. Suganuma, T. Koyama, Y. Taniguchi, Adv. Mater. 2002, 14, 1272.
72. j) M. Mas-Torrent, P. Hadley, S. T. Bromley, X. Ribas, J. Tarrés, M. Mas, E. Molins, J. Veciana, C. Rovira, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8546.
73. k) Q. Tang, H. Li, Y. Liu, W. Hu, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14634.
74. I. N. Hulea, S. Fratini, H. Xie, C. L. Mulder, N. N. losad, G. Rastelli, S. Ciuchi, A. F. Morpurgo, Nat. Mater. 2006, 5, 982.
75. a) T. B. M. Richards, H. Sirringhaus, J. Chem. Phys. 2008, 128, 234905.
76. b) J. Veres, S. D. Ogier, S. W. Leeming, D. C. Cupertino, S. M. Khaffaf, Adv. Fund. Mater. 2003, 13, 199.
77. R. J. Chesterfield, C. R. Newman, T. M. Pappenfus, P. C. Ewbank, M. H. Haukaas, K. R. Mann, L. L. Miller, C. D. Frisbie, Adv. Mater. 2003, 15, 1278.
78. J. A. Merlo, C. D. Frisbie, J. Polym. Sci, Part B: Polym. Phys. 2003, 41, 2674.
79. S. F. Nelson, Y. Y. Lin, D. J. Gundlach, T. N. Jackson, Appl. Phys. Lett. 1998, 72, 1854.
80. D. Kawakami, Y. Yasutake, H. Nishizawa, Y. Majima, Jpn. J. Appl. Phys. 2006, 45, L1127.
81. L. Torsi, A. Dodabalapur, L. J. Rothberg, A. W. P. Fung, H. E. Katz, Science 1996, 272, 1462.
82. D. Knipp, R. A. Street, A. R. Volkel, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 3907.
83. M. Mas-Torrent, P. Hadley, X. Ribas, C. Rovira, Synth. Met. 2004, 146, 265.
84. B. A. Jones, A. Facchetti, T. J. Marks, M. R. Wasielewski, Chem. Mater. 2007. 19, 2703.
85. P. V. Pesavento, R. J. Chesterfield, C. R. Newman, C. D. Frisbie, J. Appl. Phys. 2004, 96, 7312.
86. A. Kahn, N. Koch, W. Gao, Sci. B: Polym. Phys. 2003, 41, 2529.
87. S. E. Koh, B. Delley, J. E. Medvedeva, A. Facchetti, A. J. Freeman, T. J. Marks, M. A. Ratner, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 24361.
88. A. Troisi, G. Orlandi, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1849.
89. M. C. J. M. Vissenberg, M. Matters, Phys. Rev. B 1998, 57, 12964.
90. T. Holstein, Ann. Phys. 1959, 8, 343.
91. G. Horowitz, M. E. Hajlaoui, Adv. Mater. 2000, 12, 1046.
92. K. Waragai, H. Akimichi, S. Hotta, H. Kano, H. Sakaki, Phys. Rev. B 1995, 52, 1786.
93. Y. A. Berlin, G. R. Hutchison, P. Rempala, M. A. Ratner, J. Michl, J. Phys. Chem. A 2003, 107, 3970.
94. A. Troisi, G. Orlandi, J. Phys. Chem. A 2006, 110, 4065.
95. C. R. Newman, C. D. Frisbie, D. A. da Silva Filho, J.-L. Bredas, P. C. Ewbank, K. R. Mann, Chem. Mater. 2004, 16, 4436.
96. H. Usta, G. Lu, A. Facchetti, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9034.
97. T. Umeda, S. Tokito, D. Kumaki, J. Appl. Phys. 2007, 101, 054517.
98. J. A. Letizia, A. Facchetti, C. L. Stern. M. A. Ratner, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13476.
99. N. I. Craciun, J. Wildeman, P. W. M. Blom, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 056601.
100. R. Coehorn, W. F. Pasveer, P. A. Bobbert, M. A. J. Michels, Phys. Rev. B 2005, 72. 155206.
101. A. Troisi, Adv. Mater. 2007, 19, 2000.
102. M. H. Yoon, S. A. DiBenedetto, M. T. Russell, A. Facchetti, T. J. Marks, Chem. Mater. 2007, 19, 4864.
103. K. N. Unni, S. Dabos-Seignon, J.-M. Nunzi, J. Phys. D: Appl. Phys. 2005, 38, 1148.
104. S. Kang, S. Jung, J. Park, H.-J. Lee, M. Yi, Microelectron. Eng. 2007, 84, 1503.
105. W. B. Jackson, Phys. Rev. B 1988, 38, 3595.
106. J. A. Letizia, S. Cronin, A. Facchetti, M. A. Ratner, T. J. Marks, unpublished.
107. J. A. Letizia, M. R. Salata, C. M. Tribout, A. Facchetti, M. A. Ratner, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9679.