双极性有机场效应晶体管是高效制备逻辑互补电路不可或缺的单元，是一类极为重要的器件。如何获得高性能、平衡传输的器件是关键。目前获得双极性有机场效应晶体管的方法主要有：（1）单个活性材料。通过合适的分子结构和能级设计，可以通过一种活性有机半导体材料实现双极性传输。但一种材料设计难度大，且容易存在注入势垒。（2）两种活性材料混合。通过将n-型和p-型有机半导体共混或共蒸，可以实现双极性传输。但这种方法会导致两种材料结构互相影响，难以获得高性能。（3）双沟道。通过将n-型和p-型有机半导体组成水平异质结，实现n-和p-沟通同时传输。方法3避免了共混的干扰问题，是实现双极性有机场效应晶体管的重要途径。然而， 目前双沟道双极性有机场效应晶体管主要采用厚度为几十纳米的多晶薄膜，存在界面模糊，注入势垒高等问题。与单组份比，基于多晶薄膜的双沟道双极性有机场效应晶体管性能下降严重。

        我们提出基于二维分子晶体水平异质结制备双沟道双极性有机场效应晶体管的思路。二维分子晶体（two-dimensional molecular crystals, 2DMCs）是二维原子晶体的有机对应物，指单分子层或数个分子层的有机分子通过分子间弱相互作用周期排列形成的二维固态薄膜。二维分子晶体的组成单元是有机分子，理论上这给了二维分子晶体两个优点：（1） 可通过分子设计，“合成”需要的光电磁性能； （2）可溶液加工，通过溶液自组装大面积低成本制备。从结构上看，二维分子晶体具有原子级平整的表面，从而克服了多晶薄膜界面模糊的问题；二维分子晶体具有分子级厚度，从而解决了多晶薄膜注入势垒高的问题。

图1. 通过水面空间限域法，分别制备漂浮于水面的n-型和p-型有机半导体二维分子晶体，进而堆叠获得异质结。

图2. n-型和p-型有机半导体二维分子晶体异质结的显微镜照片。

图3. n-型和p-型有机半导体二维分子晶体异质结的结构。

图4. 基于二维分子晶体异质结的双极性有机场效应晶体管的输出和转移曲线，获得了高迁移率。

图5. 通过对分子层数的调控，实现了平衡双极性传输。

        该工作提供了一种普适的基于已有的单极性材料获得高性能、平衡传输的双极性有机场效应晶体管的新思路。