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蘇州大學奠定高性能柔性、可穿戴器件發展的材料基礎
2019-07-01 10:03:46 | 【 【打印】【關閉】

    日前,蘇州大學功能納米與軟物質研究院揭建勝教授團隊發展了一種在聚合物絕緣層上有序陣列化組裝有機半導體單晶材料的普適性策略——極性表面限域結晶法,制備出了具有單一結晶取向的有機單晶陣列,并將其應用于柔性場效應晶體管,相關成果發表在《先進功能材料》(Adv. Funct. Mater.)上。 

    有機半導體單晶由于其優異的載流子傳輸特性以及較長的激子擴散長度,被認為是一類高性能的有機光電材料,在有機場效應晶體管、發光二極管、有機光伏以及光電探測器方面具有重要的應用前景。發展針對于有機半導體單晶材料的圖案化陣列組裝策略,不僅可以滿足實際器件應用的需求,而且可提高遷移率,減小器件與器件間性能的波動幅度。但是,目前報道的組裝方法都是建立在傳統二氧化硅等硬質介電層的基礎之上,不利于有機單晶材料在柔性器件中的應用。因此如何在柔性聚合物絕緣層上實現有機半導體單晶材料圖案化陣列組裝,進而實現大面積、高性能、柔性器件仍然面臨很大的挑戰。

  

 

    針對這一問題,該課題組利用氧等離子體對聚合物絕緣層的表面改性作用,結合光刻技術在聚合物PVP表面構筑了具有周期性的強極性微區域。第一性原理計算以及分子成核理論表明強極性的PVP表面與有機分子間具有更大的相互作用力,可有效地減少晶體成核勢壘,因此有機分子會優先選擇性地在氧等離子處理過的PVP區域聚集成核生長。同時,微尺度強極性區的幾何限域效應阻止了分子堆積取向的偏離,這保證了最終獲得的有機單晶具有均勻的形貌和單一的結晶取向。以該方法得到的C8-BTBT單晶陣列所構筑的柔性場效應晶體管,相比基于其多晶薄膜的柔性器件,表現出了更加優異的遷移率。該工作為在聚合物絕緣層上組裝有機半導體單晶材料提供了新思路,為高性能柔性、可穿戴器件的發展奠定了材料基礎。 

    以上工作得到了國家優秀青年科學基金,國家重點研發計劃,國家基金委創新研究群體以及國家重大研究計劃項目的資助。

    文章來源:高分子科學前沿、中國材料網 

 
 
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