上海有機所n型有機半導體材料研究取得重要進展

近年來，有機薄膜場效應電晶體（OTFT）因其在輕薄、可彎折、個性時尚的有機電子產品方面有廣闊的應用前景，成為有機電子學中的研究熱點。p型和n型有機半導體材料對於OTFT的發展同等重要，因為由p型和n型OTFT共同構築的有機互補電路具有功耗低、操作速度快、噪音容限大等優點，可廣泛用於各種有機數字電路，是實現有機電子器件應用的基礎。然而，目前n型有機半導體材料的發展遠遠落後於p型有機半導體材料，具有高電子遷移率、空氣穩定、可溶液加工性質的n型有機半導體材料極為短缺，大大限制了OTFT相關的柔性電子器件及有機電路的發展。

不同於以往在缺電子的芳核上直接引入拉電子基團（如氰基、氟原子）來設計n-型有機半導體材料的方法，中科院上海有機化學研究所材料化學實驗室的研究人員採用在缺電子的芳核上稠合富電子的硫雜環（提高遷移率），並結合拉電子的丙二氰基團封端的策略（保證穩定性），發展了一類新的可溶液加工的n型有機半導體材料——2-(1,3-二硫-2-葉立德)丙二氰稠合的萘醯亞胺衍生物（圖1，R為長的分支烷基）。

他們與化學所有機固體院重點實驗室的研究人員合作，用溶液加工的方法製備了該類分子材料的OTFT器件，電子遷移率高達0.51cm²V⁻¹s⁻¹，開關比大於10⁵，閾值電壓低於10V，且器件具有良好的空氣穩定性和操作穩定性（圖2），器件的遷移率和穩定性在已報導的可溶液加工的n型有機小分子材料中是最好的。相關工作申請了中國發明專利，部分結果以通訊的形式發表在《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3697-3699）上。

圖1. 分子材料OTFT器件的結構示意圖及器件的轉移曲線

圖2.分子材料OTFT器件的穩定性測試