化學所高遷移率雙極性聚合物場效應電晶體研究取得進展

2020-12-04 中國科學院

化學所高遷移率雙極性聚合物場效應電晶體研究取得進展

2018-03-22 化學研究所

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　　聚合物場效應電晶體（PFET）在低成本印刷製備電晶體器件及電路等方面具有巨大的應用前景，受到了相關領域學者、企業的廣泛關注，並已成為有機電子學研究領域的熱點之一。但當前絕大多數的高性能聚合物場效應電晶體器件都是構築在二氧化矽或玻璃等剛性基底上，在柔性基底上的高性能聚合物場效應電晶體器件鮮有報導。  

　　近年來，中國科學院化學研究所有機固體院重點實驗室研究員於貴課題組對新型聚合物半導體材料的設計、合成及其場效應器件構築開展了系統研究工作，通過在聚合物主鏈上引入氫鍵或其它非共價鍵弱相互作用力促進共軛骨架平面性和剛性以及能級調控等分子設計策略，發展了一系列具有較高載流子遷移率的聚合物半導體材料及場效應電晶體器件。 

　　在以往研究基礎上，近日，課題組通過調節供（D）、受體（A）單元結構獲得了一類具有較低玻璃態轉化溫度的新型D-A型聚合物半導體材料。其中聚合物PNBDOPV-DTBT的玻璃態轉化溫度（140℃）明顯低於常用柔性基底聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的形變溫度（150℃），為構築高性能柔性場效應電晶體器件奠定了良好基礎。此外，還以該聚合物為活性層、以PET為基底製備了的相應的場效應電晶體器件。該類器件表現出優異、平衡的雙極性載流子傳輸性能和空氣穩定性，其空穴、電子遷移率最高分別為4.68/4.72cm2V−1s−1。用硫醇對源、漏電極進行修飾後，器件的載流子傳輸性能得到進一步提高，其空穴、電子遷移率最高分別為5.97/7.07cm2V−1s−1。在空氣中放置30天後，其空穴、電子遷移率依然高達5.21/5.91cm2V−1s−1。在此基礎上，課題組製備了該聚合物的柔性、雙極性倒向器。基於該單一聚合物活性層構造的雙極性倒向器在空氣中表現出優越的導向功能，獲得了達148的高增益值。上述載流子遷移率和增益值皆為目前所報導的柔性雙極性聚合物場效應電晶體器件和雙極性倒向器的最高值之一。 

　　相關研究成果發表在《先進材料》上。該研究得到了國家自然科學基金委、科技部和中科院的資助。 

　　論文連結 

高遷移率雙極性聚合物半導體材料及場效應電晶體器件

　　聚合物場效應電晶體（PFET）在低成本印刷製備電晶體器件及電路等方面具有巨大的應用前景，受到了相關領域學者、企業的廣泛關注，並已成為有機電子學研究領域的熱點之一。但當前絕大多數的高性能聚合物場效應電晶體器件都是構築在二氧化矽或玻璃等剛性基底上，在柔性基底上的高性能聚合物場效應電晶體器件鮮有報導。  
　　近年來，中國科學院化學研究所有機固體院重點實驗室研究員於貴課題組對新型聚合物半導體材料的設計、合成及其場效應器件構築開展了系統研究工作，通過在聚合物主鏈上引入氫鍵或其它非共價鍵弱相互作用力促進共軛骨架平面性和剛性以及能級調控等分子設計策略，發展了一系列具有較高載流子遷移率的聚合物半導體材料及場效應電晶體器件。 
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　　相關研究成果發表在《先進材料》上。該研究得到了國家自然科學基金委、科技部和中科院的資助。 
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高遷移率雙極性聚合物半導體材料及場效應電晶體器件

列印 責任編輯：程博

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