Organische veldeffecttransistoren (OFET's) vormen het hart van plastic elektronica. Het is aangetoond dat doping de prestaties van OFET's effectief verbetert. Er zijn twee belangrijke manieren om OSC's te dopen.

De eerste strategie is bulkdoping. Bulkdoping omvat het mengen in de oplossingsfase of de gelijktijdige afzetting in de dampfase van de doteermiddelen met de OSC's van de gastheer. Echter, bulkdoping introduceert structurele defecten en energetische stoornissen in het gastheermateriaal, die de mobiliteit van organische halfgeleiders vermindert.

De tweede strategie is oppervlaktedoping. Oppervlaktedoping wordt bereikt door de afzetting van doteermiddelen op oppervlakken van de gastheer-OSC's. Vergeleken met bulkdoping, de doteermiddelen zijn niet opgenomen in het rooster van de gastheer, en dus wordt de inductie van structurele defecten en energetische stoornissen door gewone bulkdoping geëlimineerd.

Als resultaat, oppervlaktedoping wordt beschouwd als een nuttige strategie voor niet-destructieve doping van OSC's. Tot nu toe, doteermiddelen van verschillende structuren zijn toegepast bij oppervlaktedotering. Echter, de meeste doteermiddelen zijn polykristallijne dunne films en hun diktes zijn niet goed gecontroleerd, Daarom, de prestatieverbeteringen van OSC's zijn beperkt. Tweedimensionale moleculaire kristallen (2DMC's) zijn periodiek gerangschikte organische moleculen uit één of enkele lagen die bij elkaar worden gehouden door zwakke interacties (bijv. waterstofbruggen, π-π interacties, van der Waalskrachten) in een 2D-vlak. Het zijn continue ultradunne films met een langeafstandsvolgorde.

Bovendien, de dikte van de 2DMC's kan op monolaagniveau worden afgestemd, waardoor zeer controleerbare doping van OSC's met monolaagprecisie mogelijk is. Als resultaat, 2DMC's zijn potentieel gunstige materialen als doteermiddelen voor oppervlaktedoping.

Zeer onlangs, Dr. Rongjin Li en collega's van de Tianjin University rapporteerden een zeer effectieve en goed controleerbare oppervlaktedopingstrategie op basis van 1-D/2-D composiet monokristal om de mobiliteit te vergroten en de drempelspanning van OFET's te moduleren.

Door gebruik te maken van de moleculaire schaaldikte van de 2DMC-doteringsmiddelen, strakke hechting aan het oppervlak van de gastheer OSC's is verzekerd en efficiënte doping wordt bereikt. Belangrijker, de moleculaire schaaldikte van de 2DMC met controleerbare lagen zorgt voor nauwkeurige dotering van het gastheermateriaal met monolaagprecisie.

In hun studie hebben 1-D organische monokristallijne microribbons van TIPS-pentaceen werden als voorbeeld OSC aangenomen. Vergeleken met de ongerepte materialen, de gemiddelde mobiliteit van OFET's op basis van 1-D/2-D composiet eenkristallen steeg van 1,31 cm ² /V* s tot 4,71 cm ² /V*s, overeenkomend met een stijging van 260%. In de tussentijd, een aanzienlijke verlaging van de drempelspanning van -18,5 V naar -1,8 V werd bereikt. De maximale mobiliteit van 5,63 cm ² /V* s was hoger dan de overgrote meerderheid van de gerapporteerde mobiliteiten voor TIPS-pentaceen voor zover we weten. Bovendien, hoge aan/uit-verhoudingen tot 10 ⁸ werden behouden. Oppervlaktedoping door 2DMC's biedt een zeer efficiënte en goed controleerbare strategie om de opto-elektronische eigenschappen van OSC's voor verschillende toepassingen te moduleren.