Styring af krystalstørrelsen af ​​organiske halvledere

For nylig, organiske halvledere, der kan behandles med løsninger, fremhæves for deres potentielle anvendelse i trykt elektronik, ved at blive en gennemførlig teknik til at fremstille fleksibel tynd film med stort område til en lav pris. Felteffektmobiliteten af ​​små molekyle organiske halvledere er afhængig af krystalliniteten, krystal orientering, og krystalstørrelse. En række løsningsbaserede belægningsteknikker, såsom blækstråleudskrivning, dip-coating, og opløsningsskæring er blevet udviklet til at kontrollere krystalliniteten og krystalorienteringen, men en metode til at udvikle teknikker til at øge krystalstørrelsen af ​​organiske halvledere er stadig nødvendig.

For at overvinde dette problem, forskerholdet udviklede et uorganisk polymer mikropillar-baseret løsnings-skæringssystem for at øge krystalstørrelsen af ​​en organisk halvleder med søjlestørrelse. Ved at bruge denne teknik, krystallisationsprocessen af ​​organiske halvledere kan styres præcist, og derfor kan der fremstilles organisk halvleder tynd film med kontrolleret krystallinitet.

En række løsningsbaserede belægningsteknikker kan ikke kontrollere væskestrømmen af ​​opløsninger på passende vis, så opløsningsmidlet fordamper tilfældigt på substratet, som har svært ved fremstillingen af ​​organisk halvleder tynd film med en stor krystalstørrelse.

Forskerholdet integrerede uorganiske polymermikrostrukturer i løsningskærebladet for at løse dette problem. Den uorganiske polymer kan let mikrostruktureres via konventionelle støbeteknikker, har høj mekanisk holdbarhed, og modstandsdygtighed over for organiske opløsningsmidler. Ved at bruge det uorganiske polymerbaserede mikrostrukturblad, forskerholdet kontrollerede størrelsen af ​​små molekyle organiske halvledere ved at justere formen og dimensionerne af mikrostrukturen. Mikrostrukturerne i bladet inducerer de skarpe krumningsområder i menisklinjen, der dannes mellem klippebladet og underlaget, og derfor kan kernedannelse og krystalvækst reguleres. Derfor, forskerholdet fremstillede organisk halvleder tyndfilm med store krystaller, hvilket øger felteffektmobiliteten.

Forskerholdet demonstrerede også en løsningskæreproces på en buet overflade ved at bruge et fleksibelt uorganisk polymerbaseret klippeblad, hvilket udvider anvendeligheden af ​​løsningsskæring.

Professor Park sagde, "Vores nye opløsningsskæringssystem kan styre krystallisationsprocessen præcist under opløsningsmiddelfordampning." Han tilføjede, "Denne teknik tilføjer endnu en nøgleparameter, der kan bruges til at tune egenskaben af ​​tynde film og åbner op for en lang række nye applikationer."

Resultaterne af dette arbejde, med titlen "Uorganisk polymer mikropillar-baseret opløsningsskæring af organiske halvleder-tynde film med stort område med søjlestørrelsesafhængig krystalstørrelse, " blev offentliggjort i juli 2018-udgaven af Avancerede materialer .