如何實現有機半導體材料中電荷高效傳輸對于構建高性能的光電器件至關重要。有機場效應晶體管的導電溝道位于緊靠絕緣層的一個或者幾個有機半導體分子層內，絕緣層和有機半導體間的相互作用決定了半導體在其界面的晶相生長、分子取向以及膜的形貌，并最終影響半導體的電荷傳輸性能。
近日，天津大學的胡文平教授（點擊查看介紹）和中國科學院化學研究所的甄永剛副研究員（點擊查看介紹）團隊首次提出絕緣層表面的極性和納米溝槽對于有機半導體晶態膜晶相的生長具有非常重要的調控作用。
該團隊發現聚酰亞胺PI的熱前驅體聚酰胺酸PAA薄膜表面具有納米溝槽。弱極性的并五苯分子與PAA中強極性的-COOH與-CONH-基團具有較強的排斥作用，而與二苯醚單元組成的納米溝槽具有很強的相互作用，從而有利于并五苯在納米溝槽內站立生長，并聚集形成有利于電荷傳輸的正交相。隨后，該團隊利用PAA作為介電層制備了高性能、低操作電壓的并五苯薄膜有機場效應晶體管，器件的性能高達30.6 cm2?V-1?s-1，是迄今為止并五苯薄膜器件的最高值，其電荷傳輸性能可與單晶相媲美，也是有機半導體薄膜最高遷移率的少數例子之一。他們利用高性能的晶體管驅動有機發光二極管陣列，說明PAA絕緣材料在光電領域具有十分重要的潛在價值。
隨后他們發現PAA能誘導并四苯、酞菁銅等有機半導體晶態膜高度有序地生長，驗證了表面極性和納米溝槽誘導作用的普適性，為構筑高性能的有機半導體器件提供了一種新的思路和方法。這一成果近期發表在Journal of the American Chemical Society 上。
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