通过化学掺杂可以控制有机半导体的电子特性，但到目前为止，其掺杂方法和机理不如传统半导体成熟。近日，明尼苏达大学C. Daniel Frisbie，Tao He等报道了两种基准有机半导体单晶独特、特定位点的n型表面掺杂机制，它显著改善了电子传输，并为掺杂诱导的空间电荷提供了明确的证据。
本文要点：
1）作者以Cl2-NDI和PDIF-CN2晶体（结构式如下图），两种众所周知的半导体材料，在场效应晶体管(FETs)中表现出出色的n沟道性能，为研究对象。将这两种晶体的(001)面暴露于N-硅烷蒸气（(3-(2-aminoethylamino)propyl)trimethoxysilane）会发生n型掺杂。
2）这种表面掺杂化学专门针对两种晶体的台阶边缘，即已知的电子陷阱，同时钝化陷阱并释放流动电子。这对电子传输的影响是巨大的：场效应电子迁移率增加了10倍，其依赖于温度的行为从热激活转变为带状。
该工作提出了新的特定位点策略来掺杂有机半导体，这与随机分布的置换杂质的常规氧化还原化学不同。此外，作者还验证了掺杂诱导的电子氛围的存在，证实了传统固态理论对有机系统的长期期望。
Tao He, et al. Site-specific chemical doping reveals electron atmospheres at the surfaces of organic semiconductor crystals. Nat. Mater., 2021
DOI: 10.1038/s41563-021-01079-z
