2-芘氧-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-1-氧自由基的磁性

2-芘氧-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-1-氧自由基分子结构和场效应晶体管示意图

2-芘氧-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-1-氧自由基场效应晶体管的输出（a）
和转移曲线（b）

　　在国家自然科学基金委、科技部、中科院的大力支持下，化学所有机固体院重点实验室刘云圻研究员、张德清研究员、朱道本院士和他们的研究生，近期在利用有机氮氧自由基为半导体材料制备的场效应晶体管的研究方面取得新进展，有关研究成果申请了中国发明专利并发表在近期的J. Am. Chem. Soc. (2006, Vol. 128, No. 40, p.13058－13059)上。

　　有机自由基通常是顺磁性分子，有一个或多个未成对电子，每个未成对电子向分子提供S＝1/2自旋，已被广泛应用于有机导体，有机超导体，有机半导体和有机磁性材料方面。有机自由基具有优良的成膜性；对多种物质敏感，可作为传感器的活性材料；在固态下显示出良好的磁性，可用于制备多功能器件。因此，在有机薄膜器件方面应用前景广阔。该研究首先合成了2-芘氧-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-1-氧自由基，研究了该有机半导体的磁性能表征（图1 ）和薄膜性能，并以它为半导体材料，以SiO2（450 nm）为绝缘层制备了场效应晶体管（图2）。结果表明，采用该化合物制备的器件显示出良好的p-型场效应性能,场效应迁移率高达0.1cm2/Vs，开关比为5′104；同时该器件具有较低的阈值电压（约-0.6 V ）和亚阈值斜率（540 mV decade-1），保证了器件可以在较低的操作电压下工作（图3）。这一研究进展，预示着2-芘氧-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-1-氧自由基将有可能成为新一类的有机半导体材料。