中国科学院化学研究所有机固体实验室于贵

yiwang

化学所于贵：高迁移率双极性聚合物场效应晶体管研究取得进展


聚合物场效应晶体管（PFET）在低成本印刷制备晶体管器件及电路等方面具有巨大的应用前景 ， 受到 了相关领域学者、企业 的广泛 关注 ，并 已成为有机电子学研究领域的热点之一。但当前绝大多数的高性能聚合物场效应晶体管器件都是构筑在二氧化硅或玻璃等刚性基底上，在柔性基底上的高性能聚合物场效应晶体管器件鲜有报道。

近年来， 中国科学院化学研究所有机固体院重点实验室研究员于贵课题组对 新型聚合物半导体材料的设计、合成及其场效应器件构筑开展了系统研究工作，通过在聚合物主链上引入氢键或其它非共价键弱相互作用力促进共轭骨架平面性和刚性以及能级调控等分子设计策略，发展了 一系列 具有较高载流子迁移率的聚合物半导体材料及场效应晶体管器件。

在以往研究基础上 ，近日，课题组 通过调节供（D）、受体（A）单元结构获得了一类具有较低玻璃态转化温度的新型D-A型聚合物半导体材料 。 其中 聚合物PNBDOPV - DTBT的玻璃态转化温度（ 140 ℃ ）明显低于常用柔性基底聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的形变温度（150℃ ），为构筑高性能柔性场效应晶体管器件奠定了良好基础。此外，还 以该聚合物为活性层、 以PET为基底制备了的相应的场效应晶体管器件 。 该类器件表现出优异、平衡的双极性载流子传输性能和空气稳定性，其空穴、电子迁移率最高分别为 4.68/4.72 cm 2 V − 1 s − 1 。用硫醇对源、漏电极进行修饰后，器件的载流子传输性能得到进一步提高， 其空穴、电子迁移率最高分别为 5.97/7.07 cm 2 V − 1 s − 1 。在空气中放置30天后，其 空穴、电子迁移率依然高达 5.21/5.91cm 2 V − 1 s − 1 。 在此基础上，课题组制备了该聚合物的柔性、双极性倒向器。基于该单一聚合物活性层构造的双极性倒向器在空气中表现出优越的导向功能，获得了达148的高增益值。上述载流子迁移率和增益值皆为目前所报道的柔性 双极性 聚合物场效应晶体管器件和双极性倒向器的最高值之一。

相关研究成果发表在《先进材料》上。该研究得到了 国家自然科学基金委、科技部和中科院的资助。

高迁移率双极性聚合物半导体材料及场效应晶体管器件