金泽大学：新共聚物可用于高度平衡双极性有机场效应晶体管

金泽大学的研究人员在《材料化学》“Materials Chemistry”杂志上发表了一篇论文，其中涉及两种用于有机场效应晶体管的共聚物的设计、合成和性能研究，其中这些有机场效应晶体管具有小带隙，高度平面的强电子接收构件，易于功能化。

图a)和图b)分别为PI-BTO、 PIBDF-BTO的化学结构；图(c)为有机场效应晶体管的结构
图片来源：日本金泽大学

基于聚合物作活性半导体层制备的电子器件，因其价格低廉，具有优越的光电性能和机械柔性而被广泛研究。其中有源层可以在溶液中进行处理，从而使制造过程更简单。特别是在有机场效应晶体管(OFETs)中，使用由一种以上由电子供体和电子受体单元组成的共聚物聚合物就可以产生非常高的电荷载流子迁移率。近日，日本金泽大学和韩国东国大学合作，由Makoto Karakawa和Yong-Young Noh领导，在《材料化学》杂志上报道了两种用于高性能OFET的新型共聚物。

为了实现高性能的双极性轨道，有效地将电极上的电子和空穴注入最高占据分子轨道(HOMO)和最低占据分子轨道(LUMO)十分重要。为此，半导体能隙需要很小。研究人员设计、合成并评估了这两种小带隙共聚物的电学性能，这两种共聚物被称为聚(异靛蓝二硫代烷氧基苯乙烯)和聚(异吲哚并苯并二呋喃二酮烷氧基二噻吩)。通过原子力显微镜和X射线衍射得到其结晶度，并且表征了其光物理和电学性质。

在PI-BTO的电子受体异靛蓝单元中引入强吸电子BDF的灵感源自PIBDF-BTO。随着聚合物的HOMO和LUMO加深，在聚合物链结晶度较高的基础上，分子间相互作用增强，场效应迁移率高。与PI-BTO相比，这种聚合物确实具有更高的场效应电子和空穴迁移率以及均衡的双极迁移率。此外，基于PIBDF-BTO的OFET在连续循环测量下能稳定操作。研究人员认为异靛蓝苯并二呋喃二酮是供体，受体是共轭聚合物，可用于各种受体结构单元的应用中。

场效应晶体管：在这种晶体管中，漏极-源极间流经沟道的ID（漏极电流），用以栅极与沟道间的pn结形成的反偏的栅极电压控制ID。如果晶体管所基于的半导体材料是聚合物，那就是有机场效应晶体管。如果电子和空穴以相同的有效扩散系数、漂移迁移率和寿命移动，则是双极性晶体管。

原文来自azom，原文题目Kanazawa University Research: New Co-Polymers for Highly Balanced Ambipolar Performing Organic Field-Effect Transistors，由材料科技在线团队整理翻译。