有机薄膜晶体管（OTFTs）在柔性逻辑电路、传感器、非易失性存储器等方面表现出巨大的潜在应用。小分子和聚合物溶液共混形成垂直相分离（VPS）结构，可以产生高质量的结晶半导体层和本征且无陷阱的半导体/绝缘体界面。VPS结构的OTFTs具有出色的器件性能、良好的均匀性和可重复性、环境和机械稳定性、可低成本和大面积制造等优势，因此，有极大的商业化应用潜力。此外，垂直相分离结构也能够用于制备可本征可拉伸晶体管，其在电学性能和可拉伸性之间表现出良好的平衡性。吉林大学王海波教授与中南大学阳军亮教授对VPS结构高性能OTFTs的形成机制、优化策略、优秀的器件性能以及在柔性和可拉伸电子学方面的应用进行了详细介绍。相关综述以“Vertical Phase Separation Structure for High-Performance Organic Thin-Film Transistors: Mechanism, Optimization Strategy, and Large-Area Fabrication toward Flexible and Stretchable Electronics”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。
在这篇综述中，首先总结了 OTFTs 中 VPS 结构的演变历史和最新进展。并依次介绍了VPS结构的形成机理以及影响有机薄膜形貌和结构的关键参数、不同因素对有机薄膜的形貌和相结构以及相应的器件性能的影响、VPS 结构在 OTFTs 中的优势，包括低滞后、良好的均匀性和环境稳定性、VPS 结构在柔性和可拉伸电子产品中的应用。VPS结构的OTFTs具有许多独特的优势，可能成为OTFTs商业化应用的途径。
通常，有机小分子的结晶薄膜比聚合物薄膜表现出更高的载流子迁移率。然而，共轭小分子溶液由于分子量低，粘度低，容易在衬底表面脱湿，导致薄膜的不连续性和不均匀性。聚合物由于溶液粘度高和基材润湿性好，易于制备均匀的薄膜。在小分子溶液中引入聚合物，在溶剂挥发过程中形成具有VPS结构的层状薄膜，可以很好的改善小分子半导体的溶液加工性并制备得到高质量的结晶半导体层和本征且无陷阱的半导体/绝缘体界面。
图2.大面积沉积技术示意图
源自小分子和聚合物的混合物的 VPS 结构OTFTs已经表现出包括高电性能、高器件均匀性、高器件稳定性以及低成本和大面积制造等优异的综合性能参数，为OTFTs 的实际应用提供了可能性。此外，具有相分离结构的可拉伸 OTFTs 在多次应变循环和偏置应力测试后表现出可忽略不计的退化。混合溶液的 VPS 结构与溶液处理和柔性基板兼容。因此，低成本和大面积的印刷或涂层技术，可用于制造高质量 VPS结构 OTFTs，在柔性、印刷和可拉伸电子产品中具有巨大的应用潜力。VPS结构的OTFTs具有均匀性、再现性和稳定性等诸多优势，有望克服从实验室到商业化的转变中存在的问题，为加速OTFTs的商业化提供解决方案。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202202071
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