We investigate trap-state passivation by addition of ultra-low amounts of n-dopants in organic field-effect transistors (OFET) made of as-received and purified fullerene C60. We find a strong dependence of the OFET threshold voltage (VT) on the density of traps present in the layer. In the case of the unpurified material, VT is reduced from 17.9 V to 4.7 V upon trap passivation by a dopant:C60 ratio of ∼10−3, while the Ion/off current ratio remains high. This suggests that ultra-low doping can be used to effectively compensate impurity and defect-related traps.
REFERENCES
1.
T. B.
Singh
, N. S.
Sariciftci
, H.
Yang
, L.
Yang
, B.
Plochberger
, and H.
Sitter
, Appl. Phys. Lett.
90
, 213512
(2007
).2.
A. A.
Virkar
, S.
Mannsfeld
, Z.
Bao
, and N.
Stingelin
, Adv. Mater.
22
, 3857
(2010
).3.
R. F.
Salzman
, J. G.
Xue
, B. P.
Rand
, A.
Alexander
, M. E.
Thompson
, and S. R.
Forrest
, Org. Electron.
6
, 242
(2005
).4.
J.
Steiger
, R.
Schmechel
, and H.
von Seggern
, Synth. Met.
129
, 1
(2002
).5.
D. V.
Lang
, X.
Chi
, T.
Siegrist
, A. M.
Sergent
, and A. P.
Ramirez
, Phys. Rev. Lett.
93
, 086802
(2004
).6.
M. M.
Mandoc
, F. B.
Kooistra
, J. C.
Hummelen
, B.
de Boer
, and P. W.
Blom
, Appl. Phys. Lett.
91
, 263505
(2007
).7.
I.
Lange
, J. C.
Blakesley
, J.
Frisch
, A.
Vollmer
, N.
Koch
, and D.
Neher
. Phys. Rev. Lett.
106
, 216402
(2011
).8.
S.
Olthof
, S.
Mehraeen
, S. K.
Mohapatra
, S.
Barlow
, V.
Coropceanu
, J.-L.
Brédas
, S. R.
Marder
, and A.
Kahn
, Phys. Rev. Lett.
109
, 176601
(2012
).9.
W. L.
Kalb
, K.
Mattenberger
, and B.
Batlogg
, Phys. Rev. B
78
, 035334
(2008
).10.
S.
Yogev
, E.
Halpern
, R.
Matsubara
, M.
Nakamura
, and Y.
Rosenwaks
, Phys. Rev. B
84
, 165124
(2011
).11.
M.
Lu
, H. T.
Nicolai
, G.-J.
Wetzelaer
, and P. M.
Blom
, Appl.Phys. Lett.
99
, 173302
(2011
).12.
Y.
Zhang
, B.
de Boer
, and P. W.
Blom
, Phys. Rev. B
81
, 085201
(2010
).13.
Y.
Qi
, S. K.
Mohapatra
, S. B.
Kim
, S.
Barlow
, S. R.
Marder
, and A.
Kahn
, Appl.Phys. Lett.
100
, 083305
(2012
).14.
P.
Wei
, J. H.
Oh
, G.
Dong
, and Z.
Bao
, J. Am. Chem. Soc.
132
, 8852
(2010
).15.
M.
Pfeiffer
, K.
Leo
, X.
Zhou
, J. S.
Huang
, M.
Hofmann
, A.
Werner
, and J.
Blochwitz-Nimoth
, Org. Electron.
4
, 89
(2003
).16.
T.
Minari
, T.
Miyadera
, K.
Tsukagoshi
, Y.
Aoyagi
, and H.
Ito
, Appl. Phys. Lett.
91
, 053508
(2007
).17.
Y.
Wakatsuki
, K.
Noda
, Y.
Wada
, T.
Toyabe
, and K.
Matsushige
, J. Appl. Phys.
110
, 054505
(2011
).18.
S.
Schaur
, P.
Stadler
, B.
Meana-Esteban
, H.
Neugebauer
, and N. S.
Sariciftci
, Org. Electron.
13
, 1296
(2012
).19.
S. P.
Tiwari
, W. J.
Potscavage
, T.
Sajoto
, S.
Barlow
, S. R.
Marder
, and B.
Kippelen
, Org. Electron.
11
, 860
(2010
).20.
W.
Zhao
, Y. B.
Qi
, T.
Sajoto
, S.
Barlow
, S. R.
Marder
, and A.
Kahn
, Appl. Phys. Lett.
97
, 123305
(2010
).21.
B.
Maennig
, M.
Pfeiffer
, A.
Nollau
, X.
Zhou
, K.
Leo
, and P.
Simon
, Phys. Rev. B
64
, 195208
(2001
).22.
K.
Harada
, F. H.
Li
, B.
Maennig
, M.
Pfeiffer
, and K.
Leo
, Appl. Phys. Lett.
91
, 092118
(2007
).23.
C. T.
Lee
and H. C.
Chen
, Org. Electron.
12
, 1852
(2011
).24.
E.
Lim
, B. J.
Jung
, M.
Chikamatsu
, R.
Azumi
, Y.
Yoshida
, K.
Yase
, L. M.
Do
, and H. K.
Shim
, J. Mater. Chem.
17
, 1416
(2007
).25.
L.
Ma
, W. H.
Lee
, Y. D.
Park
, J. S.
Kim
, H. S.
Lee
, and K.
Choa
, Appl. Phys. Lett.
92
, 063310
(2008
).26.
N. J.
Haddock
, B.
Domercq
, and B.
Kippelen
, Electron. Lett.
41
, 444
(2005
).27.
S.
Kobayashi
, T.
Takenobu
, S.
Mori
, A.
Fujiwara
, and Y.
Iwasa
, Appl. Phys. Lett.
82
, 4581
(2003
).28.
T.
Matsushima
, M.
Yahiro
, and C.
Adachi
, Appl. Phys. Lett.
91
, 103505
(2007
).29.
X. H.
Zhang
and B.
Kippelen
, J. Appl. Phys.
104
, 104504
(2008
).30.
S.
Guo
, S. B.
Kim
, S. K.
Mohapatra
, Y. B.
Qi
, T.
Sajoto
, A.
Kahn
, S. R.
Marder
, and S.
Barlow
, Adv. Mater.
24
, 699
(2012
).31.
N.
Hayashi
, H.
Ishii
, Y.
Ouchi
, and K.
Seki
, J. Appl. Phys.
92
, 3784
(2002
).32.
G.
Horowitz
and P.
Delannoy
, J. Appl. Phys.
70
, 469
(1991
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.