近二十年来，聚合物半导体在有机光电器件中的应用方面取得了显著进展。但是，将聚合物半导体的可溶液加工、柔性这些独特性质应用在集成电路里仍面临困难，比如材料溶解度、结晶性、迁移率和图案化等多种功能对聚合物半导体聚集态形貌的需求不一致，使得通过分子设计实现多种功能的融合极具挑战性。

近日，在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，化学研究所有机固体院重点实验室张德清课题组在前期工作基础上（Acc. Chem. Res.2024,57,625），发展了在主链末端引入适量羟基获得可用非卤溶剂图案化加工的高迁移聚合物半导体（图1）。该策略实现了半导体性能、溶解度和图案化功能的协同调控，为柔性可穿戴设备提供可能的材料设计思路。如图1所示，他们在侧链末端引入适量羟基成功获得了可以溶解于多种非卤溶剂的聚合物半导体。该方法针对其他骨架的聚合物具备普适性，其中PDPPTT-OH在四氢呋喃中溶解度高达107.3 mg/ml，这是目前聚合物半导体在四氢呋喃中已报到的最高溶解度数值。进一步将该类聚合物与他们先前发展的交联剂共混，以非卤素溶剂作为加工溶剂和显影溶剂获得了精度达到1微米的图形，同时还成功制备了每平方厘米有82000个器件的高集成度阵列。该方法极大地拓展了聚合物半导体的加工空间，为柔性电路的非卤溶剂光刻加工提供可能途径。

相关研究成果发表在Adv. Mater.2024,36,2309256，文章的第一作者为高晨英博士，通讯作者为张德清研究员和李诚副研究员。

图1. 可用非卤溶剂图案化加工的高迁移聚合物半导体的分子结构

有机固体院重点实验室

2024年7月17日