封面故事回顾:软性场效应晶体管

近期推出的iPad再一次提高了追逐终极便携式计算设备的门槛。我们可以使用的这些玩具正变得更加完善,配有更好的电源、更快的载入速度、更大的内存、更清晰的图片、更鲜明的颜色。电子图书阅读器、上网本及平板电脑正迅速普及,但仍存在笨拙难操作的问题。无论它们刚拿到手上时表现得如何轻便,但放在包中背着到处跑上一天终究还是很累人。既然纸质的报纸并不重,那人们为何要选择电子报纸呢?

目前正在进行的大量有关可软性有机电子的研究,可能会帮助我们找到解决的方法。聚合物半导体在这方面特别有前景,因为它们生产成本低廉、易于加工,是大面积显示器的理想选择。而且其较强的电荷迁移性也适宜商业用途。但是其生产过程中的挑战之一就是要避免产生电荷陷阱。薄膜的结构缺陷是常见的罪魁祸首,因此开发可用作有机场效应晶体管(organic field effect transistors, OFETs)的材料的一个主要目标就是提高它们的分子自组能力。

Klaus Müllen、Wojciech Pisula以及他们在德国美因兹马普研究所、丹麦技术大学及挪威科技大学的同事们将他们之前合成的用来制备机场效应晶体管的聚合半导体材料进行了改善,以增加其分子量。这本身就产生了更好的分子结构,但是他们并没有就此止步。通过将聚合物浸涂到基片上,有机场效应晶体管的半导体涂层即可形成,这种涂层还形成的长距离的定向排列,使得薄膜结构整齐有序,不易损坏,并由此产生更快的电荷输送,极大地改善有机场效应晶体管的性能。

塑料薄膜上的电子结构单元能制造晶体管,为制造塑料电子设备铺好道路。我们可以想象,一个并不比纸张厚的电子图书阅读器,你可以在需要的时候将它卷起来以方便运输或储存。这类应用也许暂时还没出现,但这正是这张封面图片所展示的工作的未来——柔软的显示器件正从浸涂槽中取出,而图像后面整齐排列的聚合物晶体管则取代传统的电子线路,一些已经加工好的器件被从前或者从后面卷曲成筒来证明其柔性。还有一些额外的棕色点在展示Advanced Materials的封面图库(仔细观察……)。

W. Pisula, K. Muellen et al., Adv. Mater. ; DOI: 10.1002/adma.200802032