聚合物場效應晶體管（PFET）在低成本印刷制備晶體管器件及電路等方面具有巨大的應用前景，因而受到了學術界和企業(yè)界的廣泛關注，相關研究近年來已經(jīng)成為有機電子學研究領域的熱點之一。然而，到目前為止，絕大多數(shù)的高性能聚合物場效應晶體管器件都是構筑在二氧化硅或者玻璃等剛性基底上，在柔性基底上的高性能聚合物場效應晶體管器件則鮮有報道。
在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的大力支持下，中國科學院化學所有機固體院重點實驗室的科研人員在新型聚合物半導體材料的設計、合成及其場效應器件構筑方面開展了系統(tǒng)研究工作，通過在聚合物主鏈上引入氫鍵或者其它非共價鍵弱相互作用力促進共軛骨架平面性和剛性以及能級調控等分子設計策略發(fā)展了一系列具有較高載流子遷移率的聚合物半導體材料及場效應晶體管器件（Chem. Mater., 2016, 28, 2209; Macromolecules, 2016, 49, 2582; Macromolecules, 2016, 49, 6401; Macromolecules, 2017, 50, 6098; Macromolecules, 2018, 51, 966）。
在上述研究工作的基礎上，他們通過調節(jié)供（D）、受體（A）單元結構獲得了一類具有較低玻璃態(tài)轉化溫度的新型D-A型聚合物半導體材料（圖1）。其中聚合物PNBDOPV-DTBT的玻璃態(tài)轉化溫度（140 °C）明顯低于常用柔性基底聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)的形變溫度（150 °C），這就為構筑高性能柔性場效應晶體管器件奠定了良好的基礎。他們以該聚合物為活性層，以PET為基底制備了的相應的場效應晶體管器件。該類器件表現(xiàn)出優(yōu)異、平衡的雙極性載流子傳輸性能和空氣穩(wěn)定性，其空穴、電子遷移率最高分別為4.68/4.72 cm2V?1s?1。研究人員用硫醇對源、漏電極進行修飾后，器件的載流子傳輸性能得到進一步提高，其空穴、電子遷移率最高分別為5.97/7.07 cm2V?1s?1。在空氣中放置30天后，其空穴、電子遷移率依然高達5.21/5.91 cm2 V?1s?1。在此基礎上，研究人員制備了該聚合物的柔性、雙極性倒向器。基于該單一聚合物活性層構造的雙極性倒向器在空氣中表現(xiàn)出優(yōu)優(yōu)越的導向功能，獲得高的增益值達148。
圖1 高遷移率雙極性聚合物半導體材料及場效應晶體管器件
上述載流子遷移率和增益值皆為目前所報道的柔性雙極性聚合物場效應晶體管器件和雙極性倒向器的最高值之一。相關研究結果發(fā)表于Adv. Mater. (2018, 30, 1705286)上，并被選為內封面。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201705286
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