在中國科學(xué)院、科技部、國家自然科學(xué)基金委的支持下，中國科學(xué)院化學(xué)研究所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)研究人員在有機(jī)場效應(yīng)晶體管的研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Adv. Mater.上。

　　柔性是有機(jī)電子電路相對于傳統(tǒng)硅基電子產(chǎn)品的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。為了充分發(fā)揮有機(jī)半導(dǎo)體材料固有的柔性優(yōu)勢，科學(xué)家們已經(jīng)對有機(jī)器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了很多創(chuàng)新性研究。目前，通過采用超薄塑料襯底以及其它技術(shù)手段，有機(jī)場效應(yīng)晶體管的最小彎曲曲率半徑已經(jīng)降低到100微米。最近，有機(jī)固體實(shí)驗(yàn)室相關(guān)研究人員成功地將有機(jī)場效應(yīng)晶體管的柔性指標(biāo)——彎折曲率半徑又降低了一個(gè)數(shù)量級，達(dá)到5微米。 　　

   對于給定的薄膜晶體管，在彎曲狀態(tài)下器件的表面張力與器件的厚度成正比，這就是說器件越薄，在同等條件下的彎曲穩(wěn)定性就越高。2010年，該研究團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)開發(fā)出一種水浮法層合技術(shù)(Adv. Mater., 2010, 22, 3537)，可以用于超薄自支撐介電層的制備。他們采用這種技術(shù)，又制備了超薄介電層支撐的整個(gè)器件和電路，其總體厚度可以降低到320納米。打個(gè)比喻，280層這樣的自支撐電路疊在一起，其厚度僅相當(dāng)于一張百元人民幣的厚度。這是目前世界上最薄的自支撐有機(jī)場效應(yīng)晶體管。9´9厘米的器件陣列重量僅4.6毫克，相當(dāng)于每平方米0.57克。

　　在實(shí)驗(yàn)中，如何方便可靠地對這種超柔器件進(jìn)行彎曲狀態(tài)下的電學(xué)測試成為一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。刀刃是日常生活中常見的表面彎曲曲率半徑最小的物品，研究人員嘗試將制備好的超薄器件貼在刀片的刀刃處（圖左），器件性能在刀刃處彎曲前后基本保持不變，展示了優(yōu)異的彎曲穩(wěn)定性。經(jīng)過電鏡校正，器件的彎折曲率半徑可以降低到5微米。這也刷新了有機(jī)場效應(yīng)器件的彎折穩(wěn)定性的紀(jì)錄。

　　該研究工作的另一個(gè)亮點(diǎn)是大面積、超薄的有機(jī)電路制備和轉(zhuǎn)移。基于兩種有機(jī)半導(dǎo)體互相配合，他們制得了互補(bǔ)型倒相器和五階環(huán)形振蕩器，并成功地將它轉(zhuǎn)移到百元人民幣的表面上，互補(bǔ)型倒相器和五階環(huán)形振蕩器都能正常工作（圖右）。在以前的工作中，這種“錢幣上的電子學(xué)”都是基于原位制備，在鈔票表面逐層沉積電子電路的功能層。他們提出的新方法將電路制備與轉(zhuǎn)移過程分開，大幅降低了制備過程中的復(fù)雜程度，為錢幣的防偽提供了新的技術(shù)支撐。該結(jié)果發(fā)表在Adv. Mater.上（2013, 25, 5791）。Wiley的Materials Views (中國)網(wǎng)站報(bào)道了該研究成果。

    Adv. Mater.為慶祝其創(chuàng)刊25周年，組織了AM25特刊，課題組應(yīng)邀撰寫了題為Recent advances in n-type and ambipolar organic field-effect transistors的綜述 (Adv. Mater., 2013, 25, 5372)。該綜述總結(jié)了近年來n-型、雙極性有機(jī)半導(dǎo)體材料的設(shè)計(jì)、合成，及高性能有機(jī)場效應(yīng)晶體管的制備與性能研究，探討了化學(xué)結(jié)構(gòu)、凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，指出了尚存在的科學(xué)問題及今后發(fā)展的方向。