疏水基底表面可控生长有机单晶阵列用于高性能晶体管

有机场效应晶体管(OFETs)、有机发光二极管等光电器件有望实现低成本柔性光电子应用,但低成本潜力取决于基于溶液法大面积沉积有机半导体单晶(OSSC)阵列的能力.然而,差的表面润湿行为和复杂的流体动力学过程限制了溶液沉积大面积OSSC阵列.本文中,我们通过添加微量的表面活性剂改善了润湿性能和流体干燥动力学,并增强了有机...     

基于有机双层的双极性有机场效应晶体管研究进展

由双极性有机场效应晶体管(OFETs)制备的有机互补电路具有操作电压低、能耗低和成本低等优点,在有机互补电路方面有很大的应用前景,引起了科学家们极大的研究兴趣.同时具有高且匹配的空穴迁移率和电子迁移率的双极性有机半导体分子是制备高性能有机互补电路的必要条件之一,然而迄今为止该类双极性有机半导体分子的报道比较少,大部分双...     

有机微纳米材料的设计策略、加工及应用

有机微纳米材料是一类新型的材料体系,具备了传统体相有机材料诸多特点,同时由于尺寸效应表现出独特的物理化学特性,因而在最近几年引起了广泛的关注。相比传统的无机微纳米材料体系,有机微纳米材料构筑单元选择广泛、可调控性强、加工成本低以及易于大规模加工,目前已被应用在有机场效应晶体管、有机光伏太阳能电池等方面。本文总结了有机微纳米材料的加工方法,利用超分子化学的概念探讨了有机微纳米材料的分子设计思路,以及有机微纳米材料的生长机理,并介绍了其相关应用。     

基于有机(高分子)半导体和光致变色分子的场效应晶体管

作为有机电子学重要的研究内容,有机场效应晶体管(OFETs)的研究近年来得到了广泛的关注.随着应用场景的多元化,研究者对具有多功能,尤其是对特定外场刺激具有响应及存储功能的场效应晶体管的研究越来越重视.其中,在光照下发生器件性能可逆变化的有机场效应晶体管在神经突触模拟、多稳态记忆器件、非易失性存储器等功能器件领域具有潜...     

文献计量视角下的OTFT传感器研究态势分析

OTFT具有低成本、柔性好、易加工和生物相容性等优点,基于OTFT的传感器具有较高的灵敏度,在光传感、人造皮肤、环境监测、食品安全检测、药物传递和医疗诊断等方面都有广泛的应用前景。本文对OTFT传感器领域的SCI论文进行统计分析,用文献计量学方法展现了该领域的整体发展态势、国家和机构发文情况、重要科学家发文情况及合作关系。同时结合文献报道,重点对OTFT传感器的主要研究方向及热点进行了分析,最后对OTFT传感器的发展方向做了归纳和展望。     

基于有机场效应晶体管的柔性传感器:材料、机制与应用

有机场效应晶体管是一种优良的传感器载体,具有丰富的传感机制和独特的电信号放大特性.有机半导体具有质量轻便、机械柔性、可溶液加工、分子结构可调等优点,适于制备低成本、大面积、多功能的柔性传感活性层.基于有机场效应晶体管的各类柔性传感器已经广泛应用于智能穿戴、电子皮肤、生物检测、环境保护等领域.本文总结了近年来柔性有机场效应晶体管传感器的研究进展,从材料、机制和应用三个层面出发,介绍有机半导体传感材料的设计原则、有机场效应晶体管的传感机制及其在化学、物理、生物领域的应用.最后,总结了有机场效应晶体管传感器的研究现状和现存问题,展望了有机场效应晶体管柔性传感器的未来发展方向.     

具有触觉感知功能的有机晶体管研究进展

触觉感知电子学将以电荷传输为主的有机光电器件与以离子信号为主的生物体桥接起来,被认为是新一代人工智能系统构建的重要研究领域.有机晶体管通过电场诱导或电化学离子掺杂调控半导体的导电能力,显示出独特的光电特性.基于其本征柔性、可溶液加工性和生物相容性等特点,有机晶体管被认为是发展柔性智能感知器件的良好载体.过去10年,随着功能材料设计合成和器件结构开发,基于有机晶体管的生物物理信号传感和突触感知研究受到广泛关注并取得快速发展.本文从具有物理信号转化、信号传递与处理功能的有机晶体管器件结构设计、工作原理和制备技术等方面,概述了触觉感知功能的有机晶体管研究进展,重点介绍了温度/压力感知功能有机晶体管的发展与应用现状,最后总结了新一代触觉感知有机晶体管的研究策略并展望了面临的挑战与机遇.     

具有感知功能的有机场效应晶体管研究进展

伴随着光电子学不断向智能化方向演化,发展具有感知功能的有机光电材料与器件成为重要的交叉前沿方向.有机场效应晶体管通过电场调控半导体分子的导电状态,不但能够结合电子开关功能构建本征柔性的逻辑与驱动电路,还可以结合多功能分子的设计与界面调控,制备具有化学/生物/物理信号传感、突触功能和适应功能的电子器件.过去十年,具有感知功能的有机晶体管研究日趋受到关注并取得快速发展.本文从有机半导体的分子设计、界面修饰、器件设计等方面概述有机场效应晶体管的感知功能化研究进展,重点介绍适应性有机晶体管方面的研究策略和发展现状,最后总结有机晶体管在感知功能研究方面的挑战与机遇.     

导电聚合物薄膜的喷墨打印制备及其光电器件

聚(3,4-乙撑二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)由于兼备优良的导电性和透光率,被广泛用于透明功能性薄膜的制备,可作为空穴传输层或直接用作电极,运用到有机光伏器件(OPV)、有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)等薄膜器件的结构中,部分实现了氧化铟锡(ITO)薄膜的替代。常见的溶液成膜工艺是旋涂法,这种工艺操作较为简便,但原料利用率低,并且难以大面积均匀制备及图案化制膜, 不利于规模化生产和推广。近年来,喷墨打印制膜技术得到人们越来越多的关注。由于喷墨打印制膜技术可在多种基底上快速、高效地制备均匀大面积薄膜,并可轻易地实现各种精细图案化的制作,可溶液加工,更与卷对卷加工技术兼容,因此能够很好地节约原料,降低能耗和制作成本。目前已被广泛应用于有机电子学各个领域,特别是在制备柔性器件方面,展现出独特优势。本文对基于导电聚合物PEDOT:PSS的喷墨打印工艺进行了系统的阐述,对其制膜、图案化及其电子器件应用等相关研究作了较为全面的总结,并展望了其应用前景,对于更为全面、深刻地理解和推动喷墨打印制膜技术在有机电子学领域的应用具有重要的指导和借鉴意义。     

新型共轭聚合物的设计合成及其在场效应晶体管的应用

近年来,有机场效应晶体管(OFETs)由于在柔性器件和可穿戴电子学中的潜在应用受到了学术界和工业界的普遍关注,尤其是以聚合物半导体材料构筑的晶体管性能得到了快速的发展.如何设计合成用于OFETs的高性能聚合物半导体材料,一直是我们的追求目标.然而,分子结构对迁移率的影响仍缺少系统的比较.本文综述了近年来国内外新型聚合物材料的最新进展.我们按照材料的种类以及载流子的传输类型进行了分类,对高性能聚合物材料的发展过程、材料的设计思路以及相应的FETs性能进行了系统地归纳总结.通过研究分子及分子聚集态结构与器件性能之间的关系,希望为以后设计合成新型的高性能的聚合物材料提供有益的借鉴和指导.     

The Emergence of Organic Single‐Crystal Electronics

Organic semiconducting single crystals are perfect for both fundamental and application‐oriented research due to the advantages of free grain boundaries, few defects, and minimal traps and impurities, as well as their low‐temperature processability, high flexibility, and low cost. Carrier mobilities of greater than 10 cm² V^?1 s^?1 in some organic single crystals indicate a promising application in electronic devices. The progress made, including the molecular structures and fabrication technologies of organic single crystals, is introduced and organic single‐crystal electronic devices, including field‐effect transistors, phototransistors, p‐n heterojunctions, and circuits, are summarized. Organic two‐dimensional single crystals, cocrystals, and large single crystals, together with some potential applications, are introduced. A state‐of‐the‐art overview of organic single‐crystal electronics, with their challenges and prospects, is also provided.     

Well-Balanced Ambipolar Charge Transport of Diketopyrrolepyrrole-Based Copolymers: Organic Field-Effect Transistors and High-Voltage Logic Applications

A poly (3,6-bis(thiophen-2-yl)−2,5-bis(2-decyltetradecyl)−2,5-dihydropyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione-co-(2,3-bis(phenyl)acrylonitrile)) (PDPADPP) copolymer, composed of diketopyrrolopyrrole (DPP) and a cyano (nitrile) group with a vinylene spacer linking two benzene rings, is synthesized via a palladium-catalyzed Suzuki coupling reaction. The electrical performance of PDPADPP in organic field-effect transistors (OFETs) and circuits is investigated. The OFETs based on PDPADPP exhibit typical ambipolar transport characteristics, with the as-cast OFETs demonstrating low field-effect hole and electron mobility values of 0.016 and 0.004 cm² V⁻¹ s⁻¹, respectively. However, after thermal annealing at 240 °C, the OFETs exhibit improved transport characteristics with highly balanced ambipolar transport, showing average hole and electron mobility values of 0.065 and 0.116 cm² V⁻¹ s⁻¹, respectively. To verify the application of the PDPADPP OFETs in high-voltage logic circuits, compact modeling using the industry-standard small-signal Berkeley short-channel IGFET model (BSIM) is performed, and the logic application characteristics are evaluated. The circuit simulation results demonstrate excellent logic application performance of the PDPADPP-based ambipolar transistor and illustrate that the device annealed at 240 °C exhibits ideal circuit characteristics.     

Recent progress in organic field-effect transistor-based integrated circuits

Organic integrated circuits are undergoing rapid development with the extensive research on organic semiconducting materials and the performance improvement of organic field-effect transistors. Organic integrated circuits not only cover all the major circuit types, their complexity, degree of integration, and performance have also been improved in recent years. In this review, recent advances in the design and fabrication of integrated circuits based on organic field-effect transistors are reported. The circuits are categorized into digital and analog, which are discussed in detail centering on the structure, fabrication process, and performance. In addition, progress in the modeling and simulation of organic integrated circuits are discussed as well, as they are key issues for the future development of organic electronics.     

有机单晶场效应晶体管

有机单晶场效应晶体管的研究对于探索电子的本质特性具有十分重要的意义。近几年来,不管是在制备技术还是在器件性能的研究方面,有机单晶场效应晶体管均取得了很大的进步,并由此引起了社会的广泛关注,成为场效应晶体管领域的一个重要研究方向。本文主要介绍了有机单晶的生长方法、有机场效应器件的各种制备技术、器件的迁移率及其影响因素,并对有机单晶场效应晶体管的发展前景和面临的一些问题作了简要的讨论。     

有机单晶场效应晶体管

有机单晶场效应晶体管的研究对于探索电子的本质特性具有十分重要的意义。近几年来,不管是在制备技术还是在器件性能的研究方面,有机单晶场效应晶体管均取得了很大的进步,并由此引起了社会的广泛关注,成为场效应晶体管领域的一个重要研究方向。本文主要介绍了有机单晶的生长方法、有机场效应器件的各种制备技术、器件的迁移率及其影响因素,并对有机单晶场效应晶体管的发展前景和面临的一些问题作了简要的讨论。     

苯并噻吩类稠环化合物的合成及其在有机场效应晶体管中研究的进展

总结了苯并噻吩类稠环化合物半导体材料的最新研究进展,对其合成方法及结构与性能进行了归纳,介绍了它们在有机场效应晶体管中的应用,并对其研究和应用前景进行了展望。     

掺杂在有机场效应晶体管中的应用进展

有机场效应晶体管(OFETs)作为一种新型的电子器件,以其柔性、可大规模简单制备等优势获得了广泛的关注。 但是,OFETs面临着器件性能不足、调控手段复杂等问题。人们尝试使用掺杂对这些问题加以解决。 本文结合本课题组的相关工作,对掺杂技术在OFETs上的应用进行归纳、总结和展望。     

有机薄膜晶体管半导体材料的研究进展

有机薄膜晶体管(organic thin-film transistors,OTFTs)具有工艺简单、成本低及柔性良好等优点,在有源显示、传感及逻辑电路等领域有着十分重要的应用前景.实用性有机薄膜晶体管应具备高迁移率、高开关比、低阈值电压及良好的稳定性等性能.有机半导体材料是有机薄膜晶体管的主要组成部分,对器件的性能有着重要影响.介绍了有机薄膜晶体管的基本结构和运行模式,按照p型、n型及双极性分类总结了有机薄膜晶体管半导体材料的研究进展情况,最后对有机半导体材料的前景进行了展望.     

蒽及其衍生物在有机场效应晶体管中的应用

近年来,有机场效应晶体管因其低成本、可低温制备、与柔性衬底兼容,以及能够大面积制备等优势而备受关注,其性能也在不断提高。其中并苯类化合物作为一类非常重要的有机半导体材料得到了广泛的关注和研究。渡越时间法测试表明蒽的迁移率能够达到3.0 cm²V^-1s^-1,应该具有较好的场效应晶体管应用。人们对蒽及其衍生物进行了一系列的研究,取得了很大的成功。这里,我们对蒽及其衍生物在有机场效应晶体管中的应用做一个较为全面的综述,期望为国内外同行提供一定的参考。     

High-Performance Organic Field-effect Transistors from Functionalized Zinc Meso-Porphyrins

A series of new zinc porphyrins were synthesized, and their charge transport property was tuned by introducing various groups. Triarylamine was introduced to the porphyrin moiety at the meso-position as an electron donor, enhancing the charge carrier mobility. All the synthesized zinc porphyrins are thermally stable with a decomposition temperature over 178 °C. High frontier molecular orbitals levels of these compounds make them stable donor materials. SEM analysis of zinc porphyrins fabricated by spin-coating resulted in diversely self-assembled films. Field-effect transistors were fabricated using bottom-gate/top-contact architecture (BGTC) by solution-processable technique. The higher charge carrier mobility of 5.17 cm²/Vs with on/off of 10⁶ was obtained for trifluoromethyl substituted compound due to better molecular packing. In addition, GIXRD analysis revealed zinc porphyrins films crystalline nature, which supports its better charge carrier mobility. The present investigation has validated that zinc porphyrin building blocks are an attractive candidate for p-channel OFET devices.