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[導讀]日前,中科院長春應用化學研究所楊小牛研究員課題組在半導體/絕緣體高分子復合材料研究取得重大突破,其研究結果被國際著名期刊《先進功能材料》以 “卷首插畫”的形式給予重點報道。在傳統(tǒng)觀念中,絕緣體

日前,中科院長春應用化學研究所楊小牛研究員課題組在半導體/絕緣體高分子復合材料研究取得重大突破,其研究結果被國際著名期刊《先進功能材料》以 “卷首插畫”的形式給予重點報道。

在傳統(tǒng)觀念中,絕緣體會阻礙電荷傳輸,因此一般來講,在半導體/絕緣體復合材料中,絕緣相往往扮演著降低材料電學性能的角色。然而近年來研究人員發(fā)現(xiàn),在 特定外場條件下,復合材料二維表面處的載流子遷移率并不差。楊小牛課題組首次在體相半導體/絕緣高分子復合材料中發(fā)現(xiàn)并確認了絕緣基質增強的半導體電荷傳 輸現(xiàn)象,隨后將這一規(guī)律推廣到無特定外場條件下的三維體系,并用更普適性的物理量—電導率來論證了這一點。

通過控制聚噻吩/絕緣聚合物共混物制備過程中結晶和相分離的競爭關系,可抑制大尺度的兩相分離,由此得到均勻的半導體/絕緣體復合材料。這種材料表現(xiàn)出絕緣基質增強的半導體電荷傳輸現(xiàn)象。研究人員認為,載流子以極化子形式在復合材料中進行傳導。由于絕緣基質極化率較低,極化子在半導體/絕緣體界面處傳輸時受到周圍極化環(huán)境的影響較小,有助于降低界面處的電荷傳輸活化能,由此提高了兩相界面處的載流子遷移率。

從此意義上講,對于兩相共混體系,增強的體相電荷傳輸性質需要滿足下列3個條件:首先,鑒于電荷主要在共混兩相界面?zhèn)鬏?,絕緣聚合物的介電常數(shù)必須足夠低才可能降低電荷傳輸活化能,從而有效提高半導體相的載流子遷移率;其次,半導體/絕緣體兩相相分離尺度需要足夠小,才能大幅提高兩相接觸界面;第三,要求半導體相要有較好的連續(xù)性,有利于減小電荷傳輸?shù)淖枇Α?/p>

半導體聚合物中通過共混引入通用絕緣聚合物,不僅可以提高其電學性能,而且可降低基于塑料的柔性電子器件的成本,提高其柔韌性和環(huán)境穩(wěn)定性。

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