就像停止汽車的剎車一樣，分子剎車可以防止半導體鏈條打滑，從而創(chuàng)造更多突破性的設備。最近，由 POSTECH 化學工程系的 Kilwon Cho 教授和博士研究生 Seung Hyun Kim 和 Sein Chung 以及成均館大學 (SKKU) 納米工程系的 Boseok Kang 教授領導的聯(lián)合研究小組開發(fā)了一種技術，用于具有拉伸性和電學功能的高性能有機聚合物半導體。這項研究最近刊登在Advanced Functional Materials的封底內頁上。
為了使半導體在柔性顯示器和可貼合皮膚的醫(yī)療設備等各種柔性設備中得到應用，有必要使用可拉伸材料而不是剛性材料。然而，在拉伸半導體過程中施加的力可能高達簡單彎曲過程中所受力的十倍，從而導致半導體層的擊穿和電氣性能的下降。研究人員一直在努力探索即使在變形情況下也能保持半導體性能的方法，但解決這一挑戰(zhàn)的最終解決方案仍然遙遙無期。
研究團隊成功創(chuàng)建了一種柔性分子光交聯(lián)劑1，其兩端均具有疊氮反應基團。當暴露在紫外線下時，這種光交聯(lián)劑會與聚合物半導體形成網(wǎng)絡結構，即使在拉伸條件下也能起到防止滑動的制動作用。與傳統(tǒng)的半導體材料不同，傳統(tǒng)的半導體材料在拉伸時聚合物鏈會相互纏繞并不可逆地滑動和斷裂，而這種“制動器”的存在使聚合物鏈能夠保持其拉伸性和性能而不會發(fā)生任何滑動。
使用這種方法，研究團隊成功地保留了聚合物半導體高達 96% 的電氣性能，即使它被拉伸到 80%。此外，與傳統(tǒng)半導體相比，該半導體表現(xiàn)出顯著增強的拉伸性和耐用性，清楚地證明了所開發(fā)技術的有效性。
Kilwon Cho 教授解釋說：“通過在薄膜中加入疊氮化物光交聯(lián)劑，我們成功地保留了用于有機薄膜晶體管的聚合物半導體的優(yōu)異電性能，即使在發(fā)生顯著機械變形的情況下也是如此。這種簡單的方法顯著提高了有機薄膜的可拉伸性和 UV 圖案化能力。半導體聚合物，使其對于需要大面積生產(chǎn)和光刻技術以開發(fā)下一代柔性電子產(chǎn)品的行業(yè)具有很高的價值。”
這項研究是在韓國國家研究基金會的職業(yè)生涯中期研究員計劃和韓國科學與信息通信技術部國際合作網(wǎng)絡戰(zhàn)略加強的支持下進行的。
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