高度可拉伸的聚合物半导体薄膜具有多模式的能量消散和高相对可拉伸性
Hung-Chin Wu1, Shayla Nikzad1, Chenxin Zhu2
1Department of Chemical Engineering, Stanford University, Stanford, CA, 94305, US.
Nature communications
|December 16, 2023
概括
研究人员发现,可伸缩聚合物半导体 (PSC) 的较大的相对伸缩性 (rS) 会在应变下提高性能和可逆性. 这一发现是推动软电子技术发展的关键.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 软电子是软电子的产品之一.
背景情况:
- 可伸缩聚合物半导体 (PSC) 对于软电子非常重要,但在具有伸缩性的情况下实现高电荷载体的移动性仍然很困难.
- 现有的PSC经常面临不可逆转的形态变化和压力下性能退化等挑战.
研究的目的:
- 研究能耗机制,相对伸展性 (rS) 和可伸展聚合物半导体薄膜的性能之间的关系.
- 确定可靠的参数来评估可伸缩PSC的可逆性和可靠性.
主要方法:
- 制造薄膜可拉伸的聚合物半导体 (<100纳米厚度).
- 在应力下对能量消耗机制 (热与热) 的表征.
- 在施加应变前,施加应变期间和施加应变后,测量电荷载体流动性和形态稳定性.
- 相对伸展性 (rS) 的定义和计算.
主要成果:
- 具有高rS的可伸缩PSC表现出多模式能量消散,并在应变释放后保持分子排序和电性能.
- 具有最高rS的模型聚合物 (P4) 在100%双轴应变下实现了0.2cm2V-1s-1的平均电荷载体移动性.
- 低rS值的PSC显示了不可逆转的形态变化和应变下的电性能显著降低.
结论:
- 相对伸展性 (rS) 是评估可伸缩聚合物半导体薄膜可靠性和可逆性的关键参数.
- 高rS与可伸缩PSC的优越性能和电气性能恢复相关.
- 这些发现为设计和选择用于先进软电子应用的材料提供了新的指标.
