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，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)現并確認了絕緣基質增強的半導體電荷傳 輸現象，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。這種材料表現出絕緣基質增強的半導體電荷傳輸現象。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)鬏敚^緣聚合物的介電常數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的阻力。
在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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