化學所等在高穩定性聚合物FET研究中取得進展

　　有機場效應晶體管（OFET）作為有機電子電路的基本構筑單元，已在柔性顯示驅動、電子皮膚以及電子標簽等領域展現出應用潛力。在研究過程中引入新的設計理念，調控分子溶液的預聚集狀態和分子薄膜的組裝行為，以獲得高遷移率、高穩定的有機高分子材料和OFET器件是科研人員長期追求的目標。

　　在國家自然科學基金委員會、科技部和中國科學院的支持下，中科院化學研究所有機固體實驗室研究員郭云龍和中科院院士、研究員劉云圻與天津大學教授胡文平教授合作，基于優異的分子結構設計，利用線棒涂膜方法，調控聚合物分子的取向組裝，制備出A4尺寸的取向組裝聚合物半導體薄膜。當載流子傳輸方向與聚合物主鏈方向一致時，基于該薄膜的場效應晶體管器件的空穴遷移率為5.5 cm²V^–1s^–1，電子遷移率為4.5 cm2V–1s–1，該器件的遷移率是旋涂法制備的晶體管性能的9倍（Advanced Materials 2019, 31, 1805761）。

　　最近，科研人員發現添加聚丙烯腈（PAN）不僅可以調控分子的預聚集狀態，還可提高聚合物溶液的可加工性。科研人員進一步結合棒涂法，制備出高度結晶和缺陷較少的聚合物分子薄膜。基于該薄膜的OFET器件，沿著晶疇取向方向的電子遷移率提升到5-6 cm²V^–1s^–1，相比于旋涂法制備的薄膜FET性能（遷移率0.1-0.2 cm²V^–1s^–1）有較大提升。該器件在零下80攝氏度到200攝氏度表現出出色的冷-熱穩定性，極大拓展了OFET在不同環境條件下的應用，打破了人們對電子傳輸型聚合物FET器件不穩定的傳統認識。相關研究成果發表在Chem上，論文第一作者為博士姜瑩瑩，論文通訊作者為郭云龍、胡文平和劉云圻。

分子取向加工過程、器件結構和遷移率隨溫度變化結果