高性能的柔性有機薄膜晶體管(OTFTs)在顯示驅(qū)動器、智能卡和射頻識別標簽方面具有巨大的應用潛力。其中聚合物絕緣層電介質(zhì)材料因其固有的機械靈活性和易于大面積制備的溶液可加工性，被認為是將OTFTs集成到新興顯示和標記技術(shù)中的關(guān)鍵組件。如何平衡聚合物絕緣層的介電特性和與有機半導體分子的兼容性是制備高性能有機電子器件的基礎(chǔ)。
近日，德國明斯特大學Harald Fuchs教授，上海交通大學的李濤研究員和天津大學的胡文平教授團隊在研究聚酰亞胺(PI)的體系中發(fā)現(xiàn)如果將前驅(qū)體聚酰胺酸(PAA)完全(100%)亞胺化成PI, 由于結(jié)構(gòu)中苯環(huán)與脂環(huán)之間強的相互作用，使得PI絕緣性能非常優(yōu)異，但是由于環(huán)之間的強作用形成的二維平面結(jié)構(gòu)與有機半導體分子之間的作用力比較弱，從而導致半導體生長不規(guī)則和結(jié)晶性差，因此器件的性能不理想。在實驗中發(fā)現(xiàn)，通過簡單的退火溫度的改變，當PAA部分亞胺化的時候，會形成一種中間態(tài)共聚物。此共聚物在保證絕緣性能的同時（增強苯環(huán)與脂環(huán)之間的作用），又引入了極性強的官能團(-COOH/-CONH)。極性官能團的引入增強了其與半導體之間的相互作用力，從而使得半導體的生長更有序，結(jié)晶性更好，制備的器件性能得到了數(shù)量級的提升。這種共聚物在介電性能調(diào)控有機半導體有序生長兩方面實現(xiàn)了很好的平衡，從而實現(xiàn)了高性能柔性器件和電路的制備。
圖1.聚合物絕緣材料的合成路線
圖2. 器件性能對比
圖3. 柔性晶體管和柔性電路性能表征
這一成果近期發(fā)表在國際著名期刊《Nature Communications》(2018, 9: 2339)上，文章的第一作者是紀德洋博士。Harald Fuchs教授，李濤研究員和胡文平教授是共同的通訊作者。
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