图1:MT-芘(金梯形)单晶的光学显微镜图像。它提高了场效应晶体管的性能。学分:RIKEN紧急物质科学中心RIKEN化学家发现，在半导体分子中添加一个简单的含硫化学基团可以显著提高分子在晶体管中的性能。这表明碳基半导体的特性可以通过结合这些基团来调节。目前大多数电子设备都是基于硅的。然而，有机半导体分子提供了一种制造更便宜、更灵活的设备的方法，如显示屏、可穿戴传感器和一次性射频识别标签。但是大多数有机半导体还不能与它们的硅对手相提并论。
两个基准有机半导体是并五苯及其衍生物TIPS-并五苯。它们含有穿过分子的电子，形成所谓的p共轭系统，有助于电荷的传输。
在并五苯晶体中，分子排列成人字形，这是有机半导体的常见结构。当这些人字形图案形成三明治状结构时，电荷传输非常差。相比之下，TIPS-并五苯分子有一种更不寻常的模式——像砖块一样堆积在墙上。这种形状的分子的p共轭的方式，改善了电荷传输，减少了晶体缺陷的影响。然而，很难确保新的有机半导体采用砌砖结构。
现在，RIKEN紧急物质科学中心的Kazuo Takimiya和他的同事发现，在有机半导体中加入甲硫基(CH3S –)可以帮助分子形成这种有益的模式。
研究人员在一种叫做芘的分子上测试了他们的方法，用两个或四个甲硫基修饰每个分子。芘本身有一个夹层的人字形结构，但是携带四个甲硫基的化合物，叫做MT-芘，有一个砌砖结构。
该团队随后生长了50-150纳米厚的晶体MT-芘板，并使用它们生产了26个场效应晶体管。这些器件的性能都很好，是所有砖结构有机半导体中电荷迁移率最高的器件之一。
研究人员发现，当每个分子有四个甲硫基时，它们会破坏相邻分子之间的某些相互作用。这阻止了它们形成一个人字形的夹层结构，并确保它们只能面对面堆叠，就像砖块一样。这优化了p电子之间的相互作用，并最终增强了电荷传输。
该团队相信这一策略可以扩展到其他有机分子。Takimiya说:“我们认为甲硫基化是一种很有前途的方法，可以应用于许多其他有机半导体。该团队计划评估其他简单的化学基团如何影响材料的晶体结构。他们还希望开发简单的r方法来生产大量的这种晶体。
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