提取载流子迁移率基于光诱导电荷转移反应

有机半导体和纳米碳材料，如石墨烯和碳纳米管(CNTs)，因其在柔性和低成本电子器件中的潜在应用而引起了极大的关注。近年来，通过使用氧化剂或质子酸掺杂高迁移率半导体，p型材料的电导率(σ)得到了显著提高。尽管使用四探针方法可以精确测量掺杂材料的电导率，但掺杂后的载流子密度(n)和载流子迁移率(μ)通常是未知的。

传统的测量方法，如薄膜晶体管(TFTs)、飞行时间技术和空间电荷限制电流方法，通常只适用于未掺杂或低掺杂密度的材料。霍尔效应的测量受到结构紊乱的限制，这使得解释霍尔系数变得困难。

为了了解这些材料的输运性质并提出制造更好材料的新方法，在这个阶段需要一种可靠的载流子迁移率和掺杂密度的测量方法。

最近，Lyu等人^[1]提出了一种利用光诱导电荷转移反应来控制导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT/PSS)载流子迁移率的新方法。该想法是在导电聚合物薄膜上引入光碱发生器2-(9-氧杂蒽-2-基)丙酸1,5,7-三氮杂环[4.4.0]十二-5-烯盐(PBG)。在紫外线辐照时，在界面处通过光脱羧反应形成强碱1,5,7-三氮杂环[4.4.0]十二-5-烯(TBD)。TBD分子随后将电子转移到导电聚合物上。

如果从光碱发生器转移到导电聚合物的电荷数已知，则可以从电导率变化中提取载流子迁移率。这种考虑类似于在耗尽模式下从薄膜晶体管中提取载流子迁移率。界面处的分子密度大于1014 cm ^-2，比以SiO₂为介电层引入的典型TFTs中的电荷密度提高了2个数量级以上。结果表明，即使初始掺杂密度很高，也可以观察到电导率的变化。

[1] Extracting carrier mobility using a photoinduced charge transfer reaction: From conducting polymers to nanocarbon materials[J].Organic Electronics, 2020, 78(Mar.):105615.

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