有機(jī)場效應(yīng)晶體管（OFETs）是有機(jī)電路的基本構(gòu)筑單元，是實現(xiàn)下一代變革性柔性顯示技術(shù)、新型光電子集成系統(tǒng)、大規(guī)；パa(bǔ)集成電路的器件基元。有機(jī)半導(dǎo)體的有序分子堆積可以使有機(jī)共軛分子沿電極方向最大程度的重疊，從而提高載流子的傳輸效率，提升有機(jī)場效應(yīng)晶體管器件性能。但是，如何實現(xiàn)有機(jī)半導(dǎo)體的高擇優(yōu)取向加工以及有機(jī)場效應(yīng)晶體管的高質(zhì)量、高效率制造仍然面臨挑戰(zhàn)。
近期，大連理工大學(xué)王大志教授團(tuán)隊與中科院化學(xué)所劉云圻院士、郭云龍教授團(tuán)隊合作，發(fā)展出鞘液聚焦電流體噴印技術(shù)，實現(xiàn)了PDVT-10、N2200、IDT-BT、F8BT等系列有機(jī)聚合物半導(dǎo)體微納陣列結(jié)構(gòu)的大面積高效率噴印制造，獲得了有機(jī)聚合物半導(dǎo)體線性陣列、蜿蜒陣列等結(jié)構(gòu)，特征尺寸達(dá)90nm，并在PDMS、PI等柔性襯底上實現(xiàn)了穩(wěn)定、可靠制造（圖1）。這項技術(shù)為加快柔性電子、有機(jī)器件的應(yīng)用進(jìn)程開辟了創(chuàng)新可行加工途徑。
采用二維掠入式寬角X 射線衍射（2D-GIWAXS），對比分析了旋涂薄膜和噴印亞微米線的分子結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明：通過傳統(tǒng)旋涂方式制備的PDVT-10薄膜在面內(nèi)和面外方向均存在（010）衍射峰，說明其內(nèi)部為face-on和edge-on的兩種排列方式并存的混合堆積模式；采用鞘液聚焦電流體噴印的亞微米線僅在qy = 1.7~ 1.8 ?處有一個（010）衍射峰，可以推斷出亞微米線內(nèi)部主要是以edge-on模式排列，且排列方向和亞微米線長軸平行，這種排列方式可以使聚合物分子更垂直地站立于基底上，減少載流子俘獲進(jìn)而大幅提升有機(jī)場效應(yīng)晶體管的遷移率，面內(nèi)和面外的一維積分結(jié)果同樣證實了以上結(jié)論（圖2）。電學(xué)測試結(jié)果表明：基于噴印制造的有機(jī)半導(dǎo)體亞微米線場效應(yīng)管，在空氣中表現(xiàn)出1.9 cm2 V-1 s-1平均遷移率，是相同條件下薄膜有機(jī)場效應(yīng)管的5倍。此外，通過控制噴印亞微米線的數(shù)量，可以實現(xiàn)器件開態(tài)電流峰值的按需調(diào)控（圖3）。這項工作展示了鞘液聚焦電流體噴印技術(shù)在有機(jī)半導(dǎo)體材料及其高端器件的高性能制造能力和廣闊應(yīng)用前景。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-34015-z
- 杭師大黃又舉教授團(tuán)隊 JACS：超低表面能界面微環(huán)境構(gòu)筑大面積超晶格單層膜 2025-03-20
- 四川大學(xué)張興棟院士團(tuán)隊王啟光/樊渝江 ACS Nano：益生菌膜囊泡錨定水凝膠用于大面積傷口的血管新生與修復(fù) 2025-01-21
- 蘇州大學(xué)張克勤教授、廖良生教授、卓明鵬副教授 Sci. Adv.: 用于高性能熱管理和高效電能輸出的大面積輻射調(diào)制熱電織物 2025-01-16
- 武漢理工大學(xué)王濤 JACS：聚合物納米纖維幾何形態(tài)調(diào)控 - 實現(xiàn)20.1%高效率有機(jī)太陽能電池 2024-12-04
- 華南理工大學(xué)趙祖金教授課題組 AFM：高遷移強(qiáng)發(fā)光藍(lán)色延遲熒光分子實現(xiàn)高效率厚膜OLED器件 2024-04-03
- 中國科大陳昶樂教授課題組 JACS：商用催化劑共聚合成極性全同聚丙烯 2024-03-04
