新技术！韩国研究人员可以精确控制有机半导体晶体尺寸

图1 2018年7月出版的《Advanced Materials》封面

近年来，可溶液处理的有机半导体由于在印刷电子领域中的潜在应用而备受关注，成为低成本制备大面积柔性薄膜的可行技术。小分子有机半导体的场效应迁移率与结晶度、晶体取向和晶体尺寸有关。为了控制结晶度和晶体取向，已经发展了多种基于溶液的涂覆技术，例如喷墨印刷、浸渍涂覆和溶液剪切，但是目前仍然需要开发一种新技术，来有效增加有机半导体的晶体尺寸。

为了克服这个问题，研究小组开发出一种无机聚合物基溶液剪切系统，增大了有机半导体晶体尺寸。利用这一技术，有机半导体材料的结晶过程可以精确控制，因此，大面积的有机半导体薄膜的结晶度从而达到可控制备。

各种基于溶液的镀膜技术不能适当地控制溶液的流动，因此溶剂随机地蒸发到衬底上，这在制备大晶体尺寸的有机半导体薄膜过程中制造了很大的困难。

研究小组将无机聚合物微结构集成到溶液剪切刀片中，从而得以解决这一问题。这种无机聚合物可通过常规成型技术形成微观结构，具有很高的机械耐久性和有机溶剂抗性。利用无机聚合物基微结构刀片，研究小组通过调整微结构的形状和尺寸来控制小分子有机半导体的尺寸。叶片中的微结构在剪切叶片与基体之间形成弯月面线，形成尖锐的曲率区域，从而可以调节成核和晶体生长。因此，研究小组制备了具有大晶体的有机半导体薄膜，这增加了场效应迁移率。

图2 无机聚合物的化学结构和微结构AHPCS剪切刀片的制备工艺。来源：韩国科学技术研究院（KIST）

研究小组还演示了使用柔性无机聚合物基剪切刀片在曲面上的溶液剪切过程，这扩大了溶液剪切的适用性。

Park教授说：“我们的新溶液剪切系统可以在溶剂蒸发过程中精确控制结晶过程。”他补充说，“这项技术增加了另一个关键参数，可以用来调整薄膜的性能，开辟了广泛的新应用。”

这项名为“基于无机聚合物微柱的大面积有机半导体薄膜与柱尺寸相关的晶体尺寸的溶液剪切”（Inorganic Polymer Micropillar-Based Solution Shearing of Large-Area Organic Semiconductor Thin Films with Pillar-Size-Dependent Crystal Size）研究成果发表在2018年7月的《Advanced Materials》杂志上。

图3随着微结构尺寸的增加，有机半导体晶体尺寸增大。韩国科学技术研究院（KIST）

文章来自phys，原文题目为Controlling the crystal size of organic semiconductors，由材料科技在线汇总整理。