Создание современной электроники было бы невозможным без получения монокристаллических ультрачистых полупроводниковых материалов. С учетом успехов, достигнутых исследователями за последние годы в области получения различных электронных устройств на основе органических полупроводниковых материалов (например, светодиодов и полевых транзисторов) актуальность проблемы роста монокристаллов данных материалов не вызывает сомнений. Коллектив японских исследователей предложил использовать для этой цели несколько модифицированный метод струйной печати.

Для начала, подложка из диоксида кремния разделялась на смачиваемую и несмачиваемую зоны в зависимости от необходимой формы конечной монокристаллической пленки (подробности этой многостадийной процедуры можно прочитать в Supporting Information).

Затем исследователи, в зависимости от используемого органического соединения, должны выбрать два смешивающихся растворителя, в которых наносимое соединение обладает разительно отличающейся растворимостью. Затем на смачиваемый участок подложки наносится «плохой» растворитель, а уже затем на образовавшийся слой наносится раствор органического соединения в «хорошем» растворителе.

Рис. 1. Схематическое изображение процесса печати монокристаллической пленки.

После полного испарения растворителя перед взором предстает гладкая, тонкая (30–200 нм) монокристаллическая (или состоящая из нескольких доменов, что во многом определяется формой гидрофильного участка подложки) пленка органического полупроводникового материала. Предложенный авторами метод оказался лишенным недостатка привычной струйной печати – существенного утоньшения пленки на ее концах.

Риc. 2. Результаты рентгеновской дифракции монокристаллической пленки и поляризованный спектр абсорбции.

Используя предложенную методику, авторы вырастили монокристалл С8-BTBT (применяемый в качестве канала проводимости в органических полевых транзисторах, чаще всего наносимый методом spin-coating) и собрали на его основе полевой транзистор. Полученное устройство, как и ожидалось, обладает целым рядом отличий от поликристаллического (или вовсе аморфного) собрата.

Рис. 3. а) Схематическое изображение полученного полевого транзистора b) Распределение подвижности и отношения входного/выходного тока для выборке из 54 транзисторов с) сток-затворная характеристика транзистора d) выходная характеристика транзистора.

Во-первых, у данного транзистора практически не наблюдался гистерезис (что можно связать с отсутствием посторонних процессов захвата заряда),

во-вторых, уклон, наблюдаемый на сток-затворной характеристике свидетельствует о высоком качестве границы полупроводник-изолятор, ну и, наконец,

в-третьих, спустя 8 месяцев, проведенных транзистором на воздухе, его физические характеристики изменились лишь весьма незначительно.