利用利用光的分子制动器突破可拉伸半导体的极限

就像停止汽车的刹车一样，分子刹车可以防止半导体链条打滑，从而创造更多突破性的设备。最近，由 POSTECH 化学工程系的 Kilwon Cho 教授和博士研究生 Seung Hyun Kim 和 Sein Chung 以及成均馆大学 (SKKU) 纳米工程系的 Boseok Kang 教授领导的联合研究小组开发了一种技术，用于具有拉伸性和电学功能的高性能有机聚合物半导体。这项研究最近刊登在Advanced Functional Materials的封底内页上。

为了使半导体在柔性显示器和可贴合皮肤的医疗设备等各种柔性设备中得到应用，有必要使用可拉伸材料而不是刚性材料。然而，在拉伸半导体过程中施加的力可能高达简单弯曲过程中所受力的十倍，从而导致半导体层的击穿和电气性能的下降。研究人员一直在努力探索即使在变形情况下也能保持半导体性能的方法，但解决这一挑战的最终解决方案仍然遥遥无期。

研究团队成功创建了一种柔性分子光交联剂1，其两端均具有叠氮反应基团。当暴露在紫外线下时，这种光交联剂会与聚合物半导体形成网络结构，即使在拉伸条件下也能起到防止滑动的制动作用。与传统的半导体材料不同，传统的半导体材料在拉伸时聚合物链会相互缠绕并不可逆地滑动和断裂，而这种“制动器”的存在使聚合物链能够保持其拉伸性和性能而不会发生任何滑动。

使用这种方法，研究团队成功地保留了聚合物半导体高达 96% 的电气性能，即使它被拉伸到 80%。此外，与传统半导体相比，该半导体表现出显着增强的拉伸性和耐用性，清楚地证明了所开发技术的有效性。

Kilwon Cho 教授解释说：“通过在薄膜中加入叠氮化物光交联剂，我们成功地保留了用于有机薄膜晶体管的聚合物半导体的优异电性能，即使在发生显着机械变形的情况下也是如此。这种简单的方法显着提高了有机薄膜的可拉伸性和 UV 图案化能力。半导体聚合物，使其对于需要大面积生产和光刻技术以开发下一代柔性电子产品的行业具有很高的价值。”

这项研究是在韩国国家研究基金会的职业生涯中期研究员计划和韩国科学与信息通信技术部国际合作网络战略加强的支持下进行的。

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