搜狐首页 科技 小济公2

手机搜狐

SOHU.COM

基于纳米限域的高伸缩性聚合物半导体薄膜(附视频)

点击上方“材料人”即可订阅我们

【引言】

电子生物医学应用,如生理监测、植入治疗、电子皮肤、和人机接口、必须与生物组织机械相容,具有低模量、柔性、可拉伸等特点。 基于几何设计的几种方法,例如带扣结构、波状图案等,赋予电子器件以可拉伸性并且具有用于各种可穿戴应用的潜力,然而现有的可拉伸半导体通常是以牺牲电荷传输移动性以实现拉伸性。

【成果简介】

近期,斯坦福大学鲍哲南教授(通讯作者)和三星先进技术研究院的Jong Won Chung(通讯作者)等人通过探索基于聚合物的纳米限域的概念,以显着地改善聚合物半导体的拉伸性,而不影响电荷传输迁移率。在纳米限域下增加的聚合物链动力学显着降低共轭聚合物的模量,并大大延迟在应变下的裂纹形成的开始。基于上述原理,他们制备的半导体膜可以拉伸到100%应变,而不影响迁移率,保持值与非晶硅相当。他们展示的完全可拉伸的晶体管表现出高的双轴拉伸性,即使用锋利的物体戳刺时,导通电流的变化也很小,此外,他们还展示了一个皮肤般的手指可穿戴的发光二极管驱动。

【图文导读】

图1 通过CONPHINE方法提高聚合物半导体膜拉伸性的纳米限域效应

(A) 由高分子半导体的嵌入式纳米级网络组成的以实现高拉伸性的预期形态3D示意图,其可以用于构造高度可拉伸和耐磨的TFT

(B) 半导体聚合物DPPT-TT(标记为1)和SEBS弹性体的化学结构。

(C)用于研究纳米限域效应的DPPT-TT的三个模型膜(即增加的链动力学和抑制的结晶)

(D) 厚、薄和纳米纤维膜的玻璃化转变温度

(E) 对于三个模型膜和具有70%SEBS膜的CONPHINE-1沿着qxy轴的XRD线切割,通过DPPT-TT层的曝光时间和体积以及偏移实现标准化

(F) 模型膜的弹性模量,塑性的起始应变和开裂应变,以及纳米纤维膜的模拟模量。 弹性模量和起始应变的误差条分别表示标准偏差和测量误差的范围

(G)具有70%重量的iSEBS的CONPHINE-1膜的顶、底部界面AFM相图像

(H) CONPHINE-1膜形态的3D示意图

(I) 在0%应变下并在橡胶基材上拉伸至100%应变的CONPHINE-1膜(蓝色区域)的照片

图2 在不同应变下半导体膜的拉伸性和电性能的表征

(A) 支撑在PDMS基底上的半导体膜的拉伸的示意图

精选