近二十年來，聚合物半導體在有機光電器件中的應用方面取得了顯著進展。但是，將聚合物半導體的可溶液加工、柔性這些獨特性質(zhì)應用在集成電路里仍面臨困難，比如材料溶解度、結(jié)晶性、遷移率和圖案化等多種功能對聚合物半導體聚集態(tài)形貌的需求不一致，使得通過分子設(shè)計實現(xiàn)多種功能的融合極具挑戰(zhàn)性。

近日，在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，中國科學院化學研究所有機固體院重點實驗室張德清課題組在前期工作基礎(chǔ)上（Acc. Chem. Res.2024,57,625），發(fā)展了在主鏈末端引入適量羥基獲得可用非鹵溶劑圖案化加工的高遷移聚合物半導體（圖1）。

該策略實現(xiàn)了半導體性能、溶解度和圖案化功能的協(xié)同調(diào)控，為柔性可穿戴設(shè)備提供可能的材料設(shè)計思路。如圖1所示，他們在側(cè)鏈末端引入適量羥基成功獲得了可以溶解于多種非鹵溶劑的聚合物半導體。該方法針對其他骨架的聚合物具備普適性，其中PDPPTT-OH在四氫呋喃中溶解度高達107.3 mg/ml，這是目前聚合物半導體在四氫呋喃中已報到的最高溶解度數(shù)值。進一步將該類聚合物與他們先前發(fā)展的交聯(lián)劑共混，以非鹵素溶劑作為加工溶劑和顯影溶劑獲得了精度達到1微米的圖形，同時還成功制備了每平方厘米有82000個器件的高集成度陣列。該方法極大地拓展了聚合物半導體的加工空間，為柔性電路的非鹵溶劑光刻加工提供可能途徑。

相關(guān)研究成果發(fā)表在Adv. Mater.2024,36,2309256，文章的第一作者為高晨英博士，通訊作者為張德清研究員和李誠副研究員。

▲ 圖1.可用非鹵溶劑圖案化加工的高遷移聚合物半導體的分子結(jié)構(gòu)