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德国明斯特大学、上海交通大学、天津大学合作研究成果:基于新型共聚物绝缘层的高性能柔性器件和电路
2018-07-10 来源:中国流变网    点击次数:122次    

  高性能的柔性有机薄膜晶体管(OTFTs)在显示驱动器、智能卡和射频识别标签方面具有巨大的应用潜力。其中聚合物绝缘层电介质材料因其固有的机械灵活性和易于大面积制备的溶液可加工性,被认为是将OTFTs集成到新兴显示和标记技术中的关键组件。如何平衡聚合物绝缘层的介电特性和与有机半导体分子的兼容性是制备高性能有机电子器件的基础。

  近日,德国明斯特大学Harald Fuchs教授,上海交通大学的李涛研究员和天津大学的胡文平教授团队在研究聚酰亚胺(PI)的体系中发现如果将前驱体聚酰胺酸(PAA)完全(100%)亚胺化成PI, 由于结构中苯环与脂环之间强的相互作用,使得PI绝缘性能非常优异,但是由于环之间的强作用形成的二维平面结构与有机半导体分子之间的作用力比较弱,从而导致半导体生长不规则和结晶性差,因此器件的性能不理想。在实验中发现,通过简单的退火温度的改变,当PAA部分亚胺化的时候,会形成一种中间态共聚物。此共聚物在保证绝缘性能的同时(增强苯环与脂环之间的作用),又引入了极性强的官能团(-COOH/-CONH)。极性官能团的引入增强了其与半导体之间的相互作用力,从而使得半导体的生长更有序,结晶性更好,制备的器件性能得到了数量级的提升。这种共聚物在介电性能调控有机半导体有序生长两方面实现了很好的平衡,从而实现了高性能柔性器件和电路的制备。

图1.聚合物绝缘材料的合成路线

图2. 器件性能对比

图3. 柔性晶体管和柔性电路性能表征

  这一成果近期发表在国际著名期刊《Nature Communications》(2018, 9: 2339)上,文章的第一作者是纪德洋博士Harald Fuchs教授李涛研究员胡文平教授是共同的通讯作者。

  论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-04665-z

 
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