郑钤丹普渡大学Science重磅:半导体聚合物在高温下表现出稳定的电荷传输-学研汇

郑钤丹普渡大学Science重磅:半导体聚合物在高温下表现出稳定的电荷传输-学研汇

郑钤丹

第一作者:Aristide Gumyusenge
通讯作者:Brett M. Savoie,Jianguo Mei
通讯单位:普渡大学

研究背景
1、为在环境温度下工作而优化的无机半固态导流管在高温下性能下降,通过热处理,通过带隙的载流子将会提升,从而导致载流子密度增加、结漏和载流子迁移率降低,为了提高器件在恶劣环境下的性能和寿命,通常采用宽带隙材料,另外,主动或被动冷却、热工程封装老化以及多个晶体管之间的电隔离等方式也被用来保持器件最佳的电子性能。
2、有机半导体通常显示热激活电荷传输特性,温度适当增加。有机物中电荷的传输更为方便,可以有效提高其性能,但是这种热激活电荷输运在较高温度下,特别是在聚合物薄膜中,会被不稳定的形貌和分子填料所破坏与抵消。
3、电子器件目前比较常见包括有机场效应管等多是在适中的温度环境下工作,对于有机半导体也有研究探索了高温退火效应,在所有的报告中,电荷载流子的迁移率与温度有关,并且在>150摄氏度时开始下降。
4、半导体聚合物与绝缘主体混合已被广泛应用提高电子性能、加工能力、机械稳定性和环境稳定性。

本文亮点
1、本文报告了一种制造热稳定高温半导体聚合物的策略,构建了互穿半晶共轭聚合物和高玻璃相变组成温度的绝缘矩阵,解决在高温条件下,半导体聚合物难以保存紧密的分子间相互作用和填充基序的挑战
2、体系选择高性能的共轭聚合物 diketopyrrolopyrrole-thiophene (DPP-T; P1),高Tg-host poly(N-vinyl carbazole) (PVK,Tg ~220°C)

图文赏析

图1. 结构稳定性:裂隙和热稳定性可调节控制

图2.PVK共混物填料的热稳定性能

图3.热应力对FET器件和PVK共混物热稳定性的影响

图4.半导体聚合物共混物的热稳定性

思路拓展
本文成功构建了在高温下表现出稳定电荷传输的半导体聚合物混合物,有效提升有机半导体的应用范围,促进电子器件的发展。
类似于有机聚合物,MOFs与COFs同样具有框架交织结构,种类繁多,易于制备,是否可以用于电子器件领域,甚至于应用环境要求高的条件下!

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