SCOPUS
SCIE
High Electron Mobility in [1]Benzothieno[3,2-<i>b</i>][1]benzothiophene-Based Field-Effect Transistors: Toward n-Type BTBTs
저자
Usta, Hakan ; Kim, Dojeon ; Ozdemir, Resul ; Zorlu, Yunus ; Kim, Sanghyo ; Ruiz Delgado, M. Carmen ; Harbuzaru, Alexandra ; Kim, Seonhyoung ; Demirel, Gö ; khan ; Hong, Jongin ; Ha, Young-Geun ; Cho, Kilwon ; Facchetti, Antonio ; Kim, Myung-Gil
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2019
작성언어
-등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
5254-5263(10쪽)
제공처
<P>The first example of an n-type [1]benzothieno[3,2-<I>b</I>][1]benzothiophene (BTBT)-based semiconductor, <B>D(Ph</B><SUB><B>F</B></SUB><B>CO)-BTBT</B>, has been realized via a two-step transition-metal-free process without using chromatographic purification. Physicochemical and optoelectronic characterizations of the new semiconductor were performed in detail, and the crystal structure was accessed. The new molecule exhibits a large optical band gap (∼2.9 eV) and highly stabilized (Δ<I>E</I><SUB>LUMO</SUB> = 1.54 eV)/π-delocalized lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) mainly comprising the BTBT π-core and in-plane carbonyl units. The effect of out-of-plane twisted (64°) pentafluorophenyl groups on LUMO stabilization is found to be minimal. Polycrystalline <B>D(Ph</B><SUB><B>F</B></SUB><B>CO)-BTBT</B> thin films prepared by physical vapor deposition exhibited large grains (∼2-5 μm sizes) and “layer-by-layer” stacked edge-on oriented molecules with an in-plane herringbone packing (intermolecular distances ∼3.25-3.46 Å) to favor two-dimensional (2D) source-to-drain (S → D) charge transport. The corresponding TC/BG-OFET devices demonstrated high electron mobilities of up to ∼0.6 cm<SUP>2</SUP>/V·s and <I>I</I><SUB>on</SUB>/<I>I</I><SUB>off</SUB> ratios over 10<SUP>7</SUP>−10<SUP>8</SUP>. These results demonstrate that the large band gap BTBT π-core is a promising candidate for high-mobility n-type organic semiconductors and, combination of very large intrinsic charge transport capabilities and optical transparency, may open a new perspective for next-generation unconventional (opto)electronics.</P>
[FIG OMISSION]</BR>
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