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由固态弹性体电解质调控的高度可拉伸、高迁移率、自支撑全有机晶体管

DOI：10.1002/adfm.201808909 期刊：Advanced Functional Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-11-14 17:28:48
摘要： 基于可变形固态弹性体电解质，采用离子热塑性聚氨酯(i-TPU)制备出具有高度拉伸性、高迁移率和独立式共面型全有机晶体管，在机械刺激下表现出高可靠性及低电压工作特性。与传统离子介电材料不同，本研究所制i-TPU电解质具有显著特性：尽管离子液体重量比仅20 wt%，却实现5.5 μF cm?2的高比电容，同时具备高透明度和优异拉伸性。这些i-TPU基有机晶体管展现出高达7.9 cm2 V?1 s?1的迁移率、强弯曲耐受性（曲率半径Rc为7.2 mm）和良好拉伸性（60%拉伸应变），且适用于低电压工作（VDS = -1.0 V，VGS = -2.5 V）。即使在凹凸弯曲状态（约3.4%弯曲拉伸应变）下，迁移率、导通电流和阈值电压等电学特性仍能保持稳定。最终通过引入聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸层作为源/漏极和栅极电极，成功制备出独立式、全拉伸、半透明的共面型全有机晶体管，实现更低电压工作（VDS = -1.5 V，VGS = -2.5 V）和更高迁移率（达17.8 cm2 V?1 s?1），且器件可承受高达80%的拉伸应变。
作者： Do Hyung Park，Han Wool Park，Jong Won Chung，Kyungah Nam，Shinyoung Choi，Yoon Sun Chung，Haejung Hwang，BongSoo Kim，Do Hwan Kim
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发高度可拉伸、高迁移率、独立式全有机晶体管，采用可变形固态弹性体电解质，应用于可拉伸和共形电子领域。

研究成果

该研究成功展示了采用i-TPU弹性体电解质的、具有高度可拉伸性、高迁移率且独立自支撑的全有机晶体管，实现了低压运行和优异的机械可靠性。该方法解决了有机器件中的界面问题，为未来柔性及可拉伸电子器件奠定了基础。

研究不足

该研究在大规模生产的可扩展性方面可能存在局限，循环机械应力下的长期稳定性可能面临问题，且所使用的特定材料未必具有普适性。可能需要优化以提高应变耐受性和改善电极导电性。

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