有機場效應晶體管(OFET)是一類信號轉換和信號放大功能優異的電子元器件,具有成本低、質量輕、柔性可折疊、可溶液加工等優點,在智能傳感、生物醫學檢測、集成電路等領域具有廣泛的應用前景。當前,如何實現低電壓、低功耗的柔性高靈敏OFET壓力傳感器,對于發展人工電子皮膚、可穿戴設備等柔性電子器件具有重要意義。
中科院福建物構所結構化學國家重點實驗室鄭慶東研究團隊在國家杰出青年科學基金項目、國家自然科學基金國際(地區)合作(NSFC-RGC)項目、中科院戰略性先導科技專項(B類)、中科院前沿科學重點研究項目和尹志剛副研究員主持的中科院“青年創新促進會”、海西研究院春苗人才項目等資助下,成功實現了低電壓、高靈敏的柔性OFET壓力傳感器。針對有機介電材料的局限性,構筑了介電常數可調的二元聚合物本體復合介電薄膜,使得柔性OFET的工作電壓大幅降低、電學性能顯著提升,并實現優異的循環彎曲穩定性(Organic Electronics, 2018, 53, 205)。最近,該團隊與香港理工大學張阿平課題組合作,針對聚電解質介電材料遲滯嚴重、漏電大等問題,基于溶液加工的界面工程策略成功設計了垂直相分離結構的聚甲基丙烯酸甲酯/聚丙烯酸(PMMA/PAA)有機復合介電層。利用該類新型雙層復合介電薄膜的高電容、低漏電特性,有效抑制了遲滯現象,并大幅提升柔性OFET的遷移率、開關電流比等電學性質和操作穩定性。基于該類綜合性能優良的介電薄膜,發展了高性能的浮柵結構柔性OFET壓力傳感器,成功實現-5 V低電壓下高達56.15 kPa-1的靈敏度,器件響應時間快,且具有良好的柔性和彎曲穩定性。相關成果近期發表于《先進科學》(Advanced Science, 2018, DOI: 10.1002/advs.201701041),該研究為低成本、低功耗、高靈敏的柔性壓力傳感器及其電子器件的設計和實際應用提供了有益思路。
此前,在光伏應用方面該團隊設計并合成了系列p型聚合物給體材料、n型小分子受體材料以及電極界面層材料,研究了材料結構與器件光伏性能的構效關系,相關成果發表于Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1501493;Adv. Sci. 2016, 3, 1500362;Adv. Mater., 2016, 28, 3359;Nano Energy, 2017, 33, 313;Chem. Mater., 2017, 29, 7942;Chem. Mater., 2017, 29, 9775等權威刊物上。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201701041
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