用分子分辨率模拟有机场效应晶体管

场效应晶体管是传感器，电路和数据存储设备的关键组件。迄今为止，所使用的晶体管主要基于诸如硅的无机半导体。最近，出现了具有半导体性质的有机材料，该半导体材料允许制造有机场效应晶体管(OFET)。有机成分作为器件有源层的使用带来了希望的特征，例如易于加工和低成本。除了其器件功能外，OFET还已发展成为有机半导体基本特性的重要平台，因为它们现已被确立为测量载流子迁移率的有用工具。从而，提供对OFET器件性能的全面描述成为进一步发展这些器件并设计更高效的有机半导体的关键步骤。这些研究的核心在于器件模型，该模型提供了测得的电流密度与有机材料的半导体特性之间的关系。不用说，这些OFET设备模型必须准确可靠。

在总部位于北京的《国家科学评论》上发表的概述中，美国亚利桑那大学的科学家们讨论了包含分子水平参数的OFET设备模型的最新进展。特别是，它们着重介绍了基于动力学蒙特卡洛的设备仿真方法的发展以及它们在微米级OFET建模中的成功应用。他们还概述了进一步改进OFET分子水平模型所需的途径。

“尽管有机和无机半导体的电荷传输机制存在重大差异，但事实证明，直到最近，直接从最初为基于无机材料的场效应晶体管开发的那些模型中借用了普遍的OFET器件模型，”这些科学家在其论文中指出。评论文章“开发有机场效应晶体管的分子级模型”。他们强调：“最理想的是，OFET器件模型应包括离散分子水平的存在，无序，各向异性，陷阱，晶界，复杂的膜形态和接触电阻等因素。这些因素很难被包括在内半导体膜被视为连续介质，换句话说，

近年来，基于蒙特卡洛动力学的方法得到了很大的发展，现在可以用分子分辨率对OFET进行高效建模。这些新模型为深入了解OFET设备物理特性开辟了道路，并提供了将微观过程与宏观设备性能直接联系的能力。它们已成功地用于描述OFET的基本方面，例如有效沟道的实际厚度和介电表面形态的影响，以及最近遇到的非线性电流特性问题。

亚利桑那大学的科学家得出结论：“通过这种不断的发展，分子水平的OFET设备模型将成为研究OFET设备的越来越有用的平台，并且可以作为常规数据分析的补充工具。”

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