有機(jī)半導(dǎo)體材料因其本征柔性、低成本和可大面積加工等優(yōu)勢，在柔性顯示、電子皮膚、智慧醫(yī)療及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，有機(jī)半導(dǎo)體由于其具有溫度依賴性的電荷傳輸機(jī)制以及易受溫度影響的形貌演變現(xiàn)象，表現(xiàn)為本征溫度敏感。以有機(jī)半導(dǎo)體作為導(dǎo)電溝道的有機(jī)場效應(yīng)晶體管，其電學(xué)特性及穩(wěn)定性也極易受到溫度效應(yīng)的影響。因此，實現(xiàn)對溫度不敏感的有機(jī)場效應(yīng)晶體管對有機(jī)電子設(shè)備在實際環(huán)境中的應(yīng)用至關(guān)重要。針對溫度影響有機(jī)半導(dǎo)體形貌演變的問題，天津大學(xué)李立強(qiáng)-陳小松團(tuán)隊前期開發(fā)的應(yīng)變工程策略可有效解決（Nat. Commun., 2022, 13,1480; Adv. Mater. 2023, 2306975）。而針對有機(jī)場效應(yīng)晶體管表現(xiàn)出的溫度依賴的電荷傳輸模式，目前仍沒有有效的解決辦法。實現(xiàn)溫度不敏感的有機(jī)場效應(yīng)晶體管仍是巨大挑戰(zhàn)。
該工作通過在有機(jī)半導(dǎo)體層中摻入微量納米顆粒，在不影響器件性能的前提下通過改變費米能級隨溫度的變化趨勢有效調(diào)控閾值電壓隨溫度的變化情況，使閾值電壓與遷移率可以相互補(bǔ)償，從而在有機(jī)場效應(yīng)晶體管中實現(xiàn)零溫度系數(shù)點行為。當(dāng)器件工作于零溫度系數(shù)點，可實現(xiàn)溫度不敏感的源漏電流，有效提高了有機(jī)場效應(yīng)晶體管的溫度穩(wěn)定性。
圖1 添加微量納米顆粒前后的有機(jī)場效應(yīng)晶體管器件模型及相應(yīng)的電學(xué)性能
圖2 有機(jī)場效應(yīng)晶體管中零溫度系數(shù)點行為的機(jī)制分析
圖3 零溫度系數(shù)點行為在實現(xiàn)溫度不敏感有機(jī)場效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用
論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202400089
Jiannan Qi, Kai Tie, Yue Ma, Yinan Huang, Wenbing Gong, Shougang Sun, Zhongwu Wang, Zhiyun Li, Rong Huang, Jinshun Bi*, Liqiang Li*, Xiaosong Chen* and Wenping Hu, Achieving Zero-Temperature Coefficient Point Behavior by Defect Passivation for Temperature-Immune Organic Field-Effect Transistors. Adv. Mater. 2024, 2400089.
- 天津工業(yè)大學(xué)陳莉教授與天津大學(xué)劉文廣教授AFM：具有溫度不敏感損耗因子的水/油環(huán)境應(yīng)用的壓敏膠 2021-09-02
- 南科大郭旭崗、馮奎團(tuán)隊 Angew：硒酚取代策略助力噻唑酰亞胺實現(xiàn)高性能n-型有機(jī)熱電性能 2023-11-30
- 中科大汪峰/合肥工大邱龍臻 Angew：基于手性超分子聚合物的圓偏振光探測研究 2023-03-25
- 大連理工王大志教授團(tuán)隊《Nat. Commun.》：大面積噴印制造亞微米有機(jī)半導(dǎo)體及高性能有機(jī)場效應(yīng)晶體管 2022-12-05
- 華南理工大學(xué)王林格教授團(tuán)隊 Small：以聚合誘導(dǎo)自組裝方法制備與調(diào)控具有剛性直鏈成核鏈段的球狀液晶納米顆粒 2025-07-13
- 山東大學(xué)崔基煒教授團(tuán)隊 ACS Nano: 硬度可調(diào)的聚乙二醇納米顆粒調(diào)節(jié)納米-生物相互作用，增強(qiáng)靶向藥物遞送 2025-06-12
- 上科大葉春洪課題組 Nat. Commun.：超高等離子體手性光學(xué)信號的構(gòu)筑及動態(tài)調(diào)控 2025-06-08
