就像停止汽車的剎車一樣，分子剎車可以防止半導(dǎo)體鏈條打滑，從而創(chuàng)造更多突破性的設(shè)備。最近，由 POSTECH 化學(xué)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(xué) (SKKU) 納米工程系的 Boseok Kang 教授領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究小組開發(fā)了一種技術(shù)，用于具有拉伸性和電學(xué)功能的高性能有機(jī)聚合物半導(dǎo)體。這項(xiàng)研究最近刊登在Advanced Functional Materials的封底內(nèi)頁(yè)上。
為了使半導(dǎo)體在柔性顯示器和可貼合皮膚的醫(yī)療設(shè)備等各種柔性設(shè)備中得到應(yīng)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(dǎo)體過(guò)程中施加的力可能高達(dá)簡(jiǎn)單彎曲過(guò)程中所受力的十倍，從而導(dǎo)致半導(dǎo)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(dǎo)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(wú)期。
研究團(tuán)隊(duì)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(yīng)基團(tuán)。當(dāng)暴露在紫外線下時(shí)，這種光交聯(lián)劑會(huì)與聚合物半導(dǎo)體形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即使在拉伸條件下也能起到防止滑動(dòng)的制動(dòng)作用。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料不同，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料在拉伸時(shí)聚合物鏈會(huì)相互纏繞并不可逆地滑動(dòng)和斷裂，而這種“制動(dòng)器”的存在使聚合物鏈能夠保持其拉伸性和性能而不會(huì)發(fā)生任何滑動(dòng)。
使用這種方法，研究團(tuán)隊(duì)成功地保留了聚合物半導(dǎo)體高達(dá) 96% 的電氣性能，即使它被拉伸到 80%。此外，與傳統(tǒng)半導(dǎo)體相比，該半導(dǎo)體表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的拉伸性和耐用性，清楚地證明了所開發(fā)技術(shù)的有效性。
Kilwon Cho 教授解釋說(shuō)：“通過(guò)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(jī)薄膜晶體管的聚合物半導(dǎo)體的優(yōu)異電性能，即使在發(fā)生顯著機(jī)械變形的情況下也是如此。這種簡(jiǎn)單的方法顯著提高了有機(jī)薄膜的可拉伸性和 UV 圖案化能力。半導(dǎo)體聚合物，使其對(duì)于需要大面積生產(chǎn)和光刻技術(shù)以開發(fā)下一代柔性電子產(chǎn)品的行業(yè)具有很高的價(jià)值。”
這項(xiàng)研究是在韓國(guó)國(guó)家研究基金會(huì)的職業(yè)生涯中期研究員計(jì)劃和韓國(guó)科學(xué)與信息通信技術(shù)部國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略加強(qiáng)的支持下進(jìn)行的。
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