适用于有机电子和光子学的适用实用实用且多功能的微图案

2021-12-29 16:24:00宋舒磊导读科学家们已经设法以高分辨率和高速度绘制了用于光电和光子应用的有机半导体薄膜的局部图案。这种新方法可以对材料特性和随之而来的机电最终特性

科学家们已经设法以高分辨率和高速度绘制了用于光电和光子应用的有机半导体薄膜的局部图案。这种新方法可以对材料特性和随之而来的和光最终特性进行构图，包括分子构象，且多取向，图案结晶度和组成。适用实用该技术在《自然通讯》中以开放获取的机电方式发布，也已获得专利，和光并寻求工业合作伙伴进行进一步的且多共同开发。

缩小有机电子产品和全球部署的图案硅电子产品之间的差距需要新的低成本和低能耗的制造方法和技术。这项工作是适用实用一项关键的使能技术，可加快将柔性轻质有机电子产品和光子学的机电使用提高到基于硅的设备的水平。

有机半导体的和光微观结构和组成需要进行局部调整，以优化其性能，且多例如载流子迁移率，图案电导率和发光。并扩展其功能，以实用地扩展应用，例如有机晶体管(OFET)和发光二极管(OLED)，有机光伏(OPV)，有机热电发生器(OTEG)和有机光子结构。

将半导体聚合物薄膜图案化成功能性结构化有源层的当前方法包括诸如光刻，激光诱导的正向转移(LIFT)或喷墨印刷等技术，仅举几例。其中一些方法速度很快，但空间分辨率较低。其他人则可以通过费力的多步骤过程来生成精细的结构。这种速度/分辨率的权衡仍然是该领域的瓶颈，同时，现有技术的方法也普遍无法同时对所有可能的特征类型进行图案化。

巴塞罗那材料科学研究所(ICMAB-CSIC)的科学家马里亚诺·坎波伊·奎尔斯(Mariano Campoy-Quiles)和亚历山大·佩维登采夫(Aleksandr Perevedentsev)由光电子和能量收集纳米结构材料(Nanopto)组开发的新方法涉及小功能分子通过到达半导体层之前的“分子门”中间层，它们在其中引起所需的变化，例如方向性聚合物链取向，增强的结晶度，通过掺杂或改变的发光特性产生的电导率。

“该方法基于分子扩散这一事实，使得可以一次在一个分子上局部修饰组成，从而具有极高的组成准确性，这就是为什么我们说我们的方法将'按需分子'的概念引入了这一事实。低成本，基于解决方案的处理方案”，Campoy-Quiles说。

小分子通过分子门中间层的扩散被诸如热，光或蒸气射流的刺激激活。当使用聚焦激光作为刺激时，可以实现薄膜微观结构和成分的高分辨率局部图案化;因此，该方法可以看作是印刷和光刻之间的桥梁。

此外，该方法本质上是快速的，并且与用于所有类型的有机电子和光子设备的串行(例如卷对卷)和实验室规模的处理兼容。Campoy说：“这项技术的一个独特之处在于，它可以在一个步骤中对多个功能进行图案化。一个例子是，通过在目标中控制多个小分子的扩散而获得具有三种不同发射颜色的像素聚合物基质。”

“它的美丽，” Perevedentsev补充说，“多功能性植根于该概念的根基。我们渴望将其带入新的领域。我们是否应建立电力和热能的微型赛道?电子束呢?生物分子呢?这篇论文可能是地图上的第一个点，但距离边缘还很长!”

该方法用于半导体聚合物薄膜的制造和构图已获得专利申请的保护，可以将有机电子技术推向新的高度，从而使柔性和轻型有机光伏，光子学，晶体管和其他电子设备可以相对于基于硅的电子产品具有竞争力。