新型萘二甲酰亞胺基半導(dǎo)體/絕緣聚合物共混薄膜的微結(jié)構(gòu)和電荷傳輸研究*

張 悅,周 涵,張發(fā)培

(1.中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 強磁場科學(xué)中心，極端條件凝聚態(tài)物理安徽省重點實驗室，合肥 230031；2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 研究生院科學(xué)島分院，合肥 230026)

0 引 言

以共軛聚合物為代表的有機半導(dǎo)體具有機械柔性、輕便、能進行低成本大面積溶液相薄膜器件制備等特點，廣泛用于制備有機場效應(yīng)晶體管(OFET)等器件，在柔性和可穿戴電子學(xué)方面顯示了巨大的應(yīng)用潛力[1-2]。但大多數(shù)半導(dǎo)體聚合物相對于通常的無機半導(dǎo)體其載流子遷移率較低[3]，且材料的價格也不菲，嚴重地制約其實際應(yīng)用。近些年來，人們探索將半導(dǎo)體聚合物與一些絕緣性聚合物混合來制備共混薄膜基器件，發(fā)現(xiàn)共混薄膜材料可擁有高于“純相”半導(dǎo)體聚合物的OFET性能如更高的遷移率和開關(guān)比[4-6]。由于絕緣聚合物的價格通常十分低廉[5]，因此采用半導(dǎo)體/絕緣聚合物能實現(xiàn)器件的低成本高性能，甚至能發(fā)展透明、可拉伸器件如人工皮膚和柔性傳感器用于人體健康監(jiān)測和人工智能設(shè)備上[6-7]。

半導(dǎo)體/絕緣聚合物共混薄膜在溶液相成膜的過程中往往形成復(fù)雜的相分離結(jié)構(gòu)，這對OFET載流子傳輸性能產(chǎn)生關(guān)鍵性影響[8-9]。因此人們采用各種小分子和聚合物半導(dǎo)體與不同種類的絕緣聚合物組合來研究共混薄膜的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。Wei等人用小分子材料C8-BTBT和聚苯乙烯(PS)共混制備OFET，發(fā)現(xiàn)共混薄膜中PS偏析在薄膜底部作為駐極體，可降低器件閾值電壓、提升遷移率[10]。而將半導(dǎo)體聚合物DPPT-TT與絕緣聚合物SEBS共混，DPPT-TT在SEBS基體中形成納米纖維網(wǎng)絡(luò)作為高效的電荷傳輸通路，提升了空穴遷移率，同時制備出全透明的出可拉伸器件[11]。此外將少量的半導(dǎo)體聚合物P3HT摻混于絕緣聚合物PDMS，發(fā)現(xiàn)P3HT組分“沉積”在薄膜底部形成互穿網(wǎng)絡(luò)，顯著提高OFET器件性能和透明性[12]。諸多的研究發(fā)現(xiàn)，共混薄膜的相分離結(jié)構(gòu)和有序性可通過對薄膜制備參量如溶劑、襯底表面狀態(tài)和聚合物表面能等加以影響和控制[8-12]。盡管如此，由于半導(dǎo)體聚合物(特別是給體-受體(D-A)型共聚物)分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，人們對半導(dǎo)體/絕緣聚合物微結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系及其機制的認識仍不夠深入。

本研究選用一種新型半導(dǎo)體聚合物FN2200(分子結(jié)構(gòu)如圖1(a))和聚苯乙烯(PS)來制備共混薄膜。FN2200是近年來出現(xiàn)的N型萘二甲酰亞胺基D-A共聚物，已用作有機太陽電池的受體材料獲得較高的功率轉(zhuǎn)換效率[13-15]，由于FN2200分子鏈平直化程度高，因此將具有優(yōu)異的電荷傳輸性能，可實現(xiàn)高遷移率的OFET器件[16]。此外FN2200材料的熔點溫度約為300°C，其薄膜具有很好的熱穩(wěn)定性[16]，因此其薄膜器件有望在100°C的高溫下穩(wěn)定工作。然而有關(guān)FN2200基共混薄膜的研究尚未見報道。本文首次制備了FN2200/PS共混薄膜OFET器件，發(fā)現(xiàn)摻混PS可提高FN2200薄膜的電子遷移率。并且通過改變薄膜中PS含量，探究共混薄膜微結(jié)構(gòu)與其電荷傳輸性能間的關(guān)系。

圖1 (a)半導(dǎo)體聚合物FN2200和絕緣聚合物PS的分子結(jié)構(gòu),(b)雙柵OFET器件結(jié)構(gòu)。上部為頂柵-底接觸(TG-BC)結(jié)構(gòu)，下部為底柵-底接觸(BG-BC)結(jié)構(gòu)Fig 1 (a)Chemical structure of a semiconducting polymer FN2200 and the insulating polymer PS,(b)double-gated OFET structure.Upper part:top-gated/bottom-contact geometry (TG-BC)and below part:bottom-gated/bottom-contact (BG-BC)geometry

1 實 驗

1.1 FN2200/PS共混溶液的配制

稱取適量的FN2200(Mw ≥ 20 kDa,PDI:2.0,購自塑綸光電)粉末溶于HPLC級二氯苯(DCB)中，配制濃度6 mg/mL的溶液。溶液在80 ℃下加熱攪拌8 h，使溶質(zhì)充分溶解。按照同樣的方法還配制了6 mg/mL的聚苯乙烯(Mw :100 kDa,PDI:1.0,購自Aldrich)溶液。然后提取上述兩種溶液，按照不同體積比進行共混，80 ℃下加熱攪拌8 h，使FN2200和PS分散均勻，得到總濃度為6.0 mg/mL的共混溶液。

1.2 有機場效應(yīng)晶體管(OFET)的制備

本實驗采用雙柵極OFET器件結(jié)構(gòu)，如圖1(b)所示。對于底柵器件，選用表面覆有230 nm熱氧化SiO2介電層的N摻雜硅片作為柵極。再采用光刻技術(shù)在介電層上沉積叉指形圖案的ITO/Au(10 nm/30 nm)陣列，作為OFET器件的源極和漏極，溝道長度分別為2.5、5、10、20μm，溝道寬度為2 mm。襯底依次用丙酮和異丙醇超聲清洗各10 min，然后用氮氣吹干，最后用氧氣等離子體清洗10 min。聚合物共混溶液通過旋涂(1 000 r/min,50 s)方式在清潔襯底上形成薄膜，然后在N2手套箱中80 ℃退火1 h，制成底柵-底接觸(BG-BC)型OFET。為制作頂柵器件，在聚合物薄膜表面旋涂CYTOP溶液(5 000 r/min,40 s)形成介電層，然后在80 ℃退火1 h，測得介電層厚度為665 nm。最后在CYTOP層上通過金屬掩膜板蒸鍍50 nm的鋁柵極。形成頂柵-底接觸(TG-BC)器件結(jié)構(gòu)。

1.3 薄膜和器件性能表征

聚合物共混薄膜的表面形貌通過原子力顯微鏡(AFM,Vecco MultiMode)來測量。薄膜的掠入射X射線衍射譜(GIXRD)在上海光源BL14B光束線站上完成，光束入射角為0.2°。并通過在石英片上旋涂沉積薄膜，采用透射模式測量共混薄膜的UV-Vis吸收譜。OFET電學(xué)性能是在氮氣手套箱中用探針臺和Keithley 2612A雙通道數(shù)字源表進行測量，載流子遷移率μFET通過飽和區(qū)晶體管方程來計算：

(1)

其中ID為源-漏電流，W和L分別表示溝道長度和溝道寬度，Ci表示SiO2(或CYTOP)的單位電容，VG和VT分別為OFET的柵極電壓和閾值電壓。

2 結(jié)果與討論

2.1 純相(非摻雜)FN2200薄膜的電荷傳輸特性

相較于人們熟知的聚合物N2200，其同系物FN2200共軛骨架上的二噻吩重復(fù)單元的兩個氫被兩個氟原子替代[13-14]，使其LUMO能級相比于N2200(-3.78 eV)下移至-3.90 eV。這將形成更穩(wěn)定(大氣中)的N型半導(dǎo)體特性，有利于電子傳輸。為了研究此材料的載流子傳輸性能，采用溶液旋涂法沉積FN2200薄膜，制作了雙柵極OFET器件。圖2分別顯示典型的底柵-底接觸(BG-BC，圖2a,b)和頂柵-底接觸(TG-BC，圖2c,d)結(jié)構(gòu)的FET特性。

從OFET器件的轉(zhuǎn)移曲線(圖2a,c)和輸出曲線(圖2b,d)看出，無論是BG-BC型還是TG-BC型器件，F(xiàn)N2200都呈現(xiàn)很好的N型工作特性。利用公式(1)計算器件載流子遷移率,BG-BC結(jié)構(gòu)OFET的電子遷移率可達4.5×10-3cm2/Vs。采用TG-BC器件結(jié)構(gòu)，遷移率顯著提高至2.25×10-2cm2/Vs。OFET的閾值電壓VT也降低約7.5 V。OFET性能上的差異來自于不同的介電層材料。BG-BC型器件中介電層為SiO2，TG-BC型器件則使用CYTOP作為介電層。SiO2表面經(jīng)過氧等離子體清洗后產(chǎn)生大量的-OH基團，后者是有效的電子陷阱(trap)，將嚴重阻礙電子在FN2200/SiO2處的hopping傳輸[17]。而CYTOP不含有-OH基團，因此FN2200/CYTOP界面處電荷陷阱態(tài)密度顯著降低[18]，從而有利于界面處電子的傳輸。此外如圖2(b)插圖所示，對于BG-BC型OFET，隨器件溝道長度的減小，電子遷移率逐漸增大；而對于TG-BC器件，遷移率數(shù)值隨溝道長度變化較小。

圖2 (a),(b)基于FN2200的底柵-底接觸(BG-BC)型OFET轉(zhuǎn)移曲線和輸出曲線；(c),(d)頂柵-底接觸(TG-BC)型OFET轉(zhuǎn)移曲線和輸出曲線。溝道長度：2.5 μm。圖b和d插圖中為電子遷移率隨器件溝道長度的變化關(guān)系Fig 2 Typical transfer curves (a，c)and output curves (b，d)of the FN2200-based OFETs with the bottom-gated/bottom-contact(BG-BC)(a,b)and top-gated/bottom-contact(TG-BC)(c,d)structures,respectively,channel length is 2.5 μm.The insets of Fig.2b and d show the dependence of electron mobility on the channel lengths

這也歸因于后者的FN2200/CYTOP界面處電子陷阱密度較低，導(dǎo)致遷移率受源-漏電場(VD/L)的影響較小。

2.2 FN2200/PS共混薄膜的電荷傳輸特性

為了進一步提高半導(dǎo)體聚合物的載流子傳輸性能，通過加入絕緣性聚合物PS與FN2200共混來調(diào)控FN2200薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌。為此制備了不同F(xiàn)N2200/PS組分比的共混薄膜，研究PS含量的變化對聚合物薄膜OFET性能的影響。如圖3(a)和圖4(a)所示，無論是BG-BC型還是TG-BC型器件，在FN2200中混入少量PS(10%～20%質(zhì)量分數(shù)),共混薄膜OFET的電子遷移率較“純”相FN2200器件均有明顯的提高。當(dāng)PS含量為10%(質(zhì)量分數(shù))時，BG-BC型OFET的遷移率平均值達1.07×10-2cm2/Vs，而對于TG-BC型器件則達到4.2×10-2cm2/Vs。二者相比于“純”相FN2200薄膜器件均提高了2倍。圖3(c，d)和圖4(c，d)分別顯示BG-BC型和TG-BC型共混薄膜(含10% PS)OFET的輸出曲線和轉(zhuǎn)移曲線。相比于純FN2200薄膜，兩種類型的共混薄膜器件閾值電壓有所降低，且OFET開關(guān)比也有顯著提高。這些結(jié)果清楚地證明，在半導(dǎo)體聚合物FN2200中摻混PS可顯著地增強OFET器件的載流子傳輸性能。

2.3 FN2200/PS共混薄膜的形貌和結(jié)構(gòu)

為了研究FN2200/PS共混薄膜的相分離結(jié)構(gòu)與其OFET器件的電荷傳輸性能間的變化關(guān)系，本文采用了AFM和UV-vis吸收譜等綜合性表征手段對共混薄膜的微結(jié)構(gòu)特性進行仔細研究。圖5為不同PS含量的共混薄膜的AFM形貌圖?？梢钥闯?，所有的FN2200/PS薄膜表面分布著無規(guī)取向、互連的納米尺度纖維狀結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)類似的表面粗糙度(由高度圖)。這些纖維結(jié)構(gòu)應(yīng)由FN2200分子鏈聚集體組成(PS組分為非晶基體)。值得注意的是，含有10% PS的共混薄膜和純相FN2200膜相比，在形貌上幾乎沒有區(qū)別，只是前者呈現(xiàn)更清晰的纖維結(jié)構(gòu)。而當(dāng)PS達到80%(質(zhì)量分數(shù))時，薄膜表面的納米纖維尺度更大、分布間距變寬。這應(yīng)該是PS組分的稀釋作用引起的相分離結(jié)構(gòu)所致。根據(jù)AFM測量結(jié)果可見，純相FN2200薄膜和FN2200/PS共混薄膜的表面形貌不存在明顯的差別，可以推斷其器件性能的巨大差距與FN2200和PS組分在薄膜體相的分布有關(guān)。

圖5 不同PS組分的FN2200/PS共混薄膜tapping模式AFM高度圖(圖a～c)和相位圖(圖d～f)Fig 5 Tapping-mode AFM height images and phase images of the FN2200/PS blends with different concentration ratios

然而隨著PS含量的進一步增加，F(xiàn)N2200/PS共混薄膜器件的電子遷移率開始下降。且在PS組分超過40%(質(zhì)量分數(shù))后，BG-BC型和TG-BC型器件的遷移率都呈現(xiàn)急劇的減小，在PS含量達到70%時，共混薄膜的遷移率值下降了2個數(shù)量級以上(如對于TG-BC器件，僅為1.4×10-4cm2/Vs)。但奇特的是，在更高的PS含量，共混薄膜的載流子遷移率又開始顯著的升高。另一方面，對應(yīng)于器件電子遷移率的變化，兩種器件結(jié)構(gòu)的OFET閾值電壓隨著共混薄膜PS含量的增加，均呈現(xiàn)先減小然后急劇增加，然后在70%濃度以上再減小(如圖3(b)和圖4(b))。值得注意的是，盡管TG-BC型器件和BG-BC型器件的載流子遷移率隨著共混薄膜中PS含量的增加具有相同的變化趨勢，然而對于相應(yīng)的PS濃度，TG-BC器件的遷移率總高出BG-BC型OFET數(shù)倍。FN2200共混薄膜這些獨特的電荷傳輸特性應(yīng)與其薄膜相分離形貌和分子鏈堆積排列特性密切相關(guān)，需要做仔細全面的薄膜微結(jié)構(gòu)表征。

圖3 (a，b)分別為底柵-底接觸型共混薄膜OFET器件的電子遷移率和閾值電壓隨薄膜中PS含量的變化關(guān)系。(c)共混薄膜(含10 wt% PS)基OFET的輸出曲線，以及(d)基于FN2200和共混薄膜(含10 wt% PS)的底柵-底接觸型OFET的轉(zhuǎn)移曲線。溝道長度：2.5 μmFig 3 (a，b)Dependence of electron mobility and threshold voltage (VT)on the PS contents for the blend-based BG-BC OFETs;(c)output curves of the OFETs of the blend film containing 10 wt% PS;(d)transfer curves of the BG-BC OFETs based on pristine FN2200 film and the blend containing 10 wt% PS,respectively.Channel length L:2.5 μm

圖4 (a，b)分別為頂柵-底接觸型共混薄膜OFET器件的電子遷移率和閾值電壓隨薄膜中PS含量的變化關(guān)系。(c)共混薄膜(含10 wt% PS)基OFET的輸出曲線，以及(d)基于FN2200和共混薄膜(含10 wt% PS)的頂柵-底接觸型OFET的轉(zhuǎn)移曲線。溝道長度：2.5 μmFig 4 (a，b)Dependence of electron mobility and threshold voltage (VT)on the PS contents for the blend-based TG-BC OFETs;(c)output curves of the OFETs of the blend film containing 10 wt% PS;(d)transfer curves of the TG-BC OFETs based on pristine FN2200 film and the blend containing 10 wt% PS,respectively.Channel length L:2.5 μm

紫外可見光(UV-vis)吸收光譜可用來研究有機薄膜的分子聚集態(tài)(aggregation)(即短程的分子間堆積有序)特性。圖6(a)顯示了純相FN2200薄膜和不同PS含量共混薄膜(沉積在石英襯底上)的UV-vis吸收譜。FN2200薄膜在390、643和688 nm處存在寬的特征吸收峰，與文獻報道的一致[14,16]。390 nm處吸收對應(yīng)于分子鏈的π-π*躍遷激發(fā)，而688和643 nm處吸收則來自分子鏈內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移的激發(fā)，分別歸于0-0躍遷和0-1躍遷。0-0吸收峰與0-1峰的強度之比代表聚合物分子鏈的聚集程度，比值越大意味著分子鏈聚集程度即分子鏈間堆積有序度越高[19-20]。由圖6(a)可見，不同F(xiàn)N2200/PS組分比的共混薄膜的吸收譜都呈現(xiàn)FN2200的特征吸收。盡管隨著PS含量增加，共混薄膜吸收譜的絕對強度逐漸減弱，但以各吸收譜中0-1峰為基準(zhǔn)對吸收強度進行歸一化(如圖6(b))，可發(fā)現(xiàn)0-0躍遷與0-1躍遷的峰位和強度之比隨PS含量的增加基本保持不變(僅在PS含量達80%后，強度比略有降低)。這表明PS的加入并沒有改變薄膜中FN2200分子鏈聚集特性。

為探究FN2200/PS共混薄膜沿厚度方向的組分分布，對薄膜進行氧等離子體刻蝕并測量其UV-vis吸收譜隨刻蝕時間的變化[21]。圖6(c)為不同刻蝕時間90% PS含量的共混膜的吸收譜?？梢钥闯?，刻蝕僅30 s后，F(xiàn)N2200的特征吸收峰就幾乎消失，說明富含F(xiàn)N2200組分的薄膜層已被刻蝕掉。這表明FN2200成分主要集中于薄膜表面層，與前面的AFM形貌測量結(jié)果相對應(yīng)，并與Wang等報道的N2200(FN2200的同系物)/PS共混薄膜的結(jié)果類似[22]。圖6(d)顯示FN2200/PS薄膜中的組分分布。

圖6 (a)不同PS含量的FN2200/PS共混薄膜的Uv-vis吸收譜，(b)對圖(a)數(shù)據(jù)歸一化后的吸收譜(以643 nm處峰強為基準(zhǔn))。(c)含有90% PS的共混薄膜經(jīng)不同時間氧等離子刻蝕后的UV-vis吸收譜。(d)共混薄膜沿膜厚方向上的成分分布示意圖。圖中纖維結(jié)構(gòu)和背底分別表示FN2200和PSFig 6 (a)UV-vis absorption spectra of the FN2200/PS blend films with different PS contents;(b)normalized spectra from the data in Fig.6(a)(by the absorption intensity at 643 nm);(c)UV-vis absorption spectra of the blend (10% PS)after different times of etching of O-plasma;(d)Sheme of vertical composition profile in the blend films.the “fibrils”and the background denote the FN2200 and PS,respectively

半導(dǎo)體聚合物FN2200偏析在薄膜表面區(qū)而絕緣性PS主要富集在薄膜體內(nèi)。這一相分離結(jié)構(gòu)可能來源于FN2200和PS表面能的差異。在旋涂成膜的過程中，高表面能(40.2 mJ/m2)的PS[22]優(yōu)先沉積在更高表面能的SiO2襯底，然后低表面能(23.6 mJ/m2)[13]的FN2200覆于薄膜表面層降低薄膜表面張力，從而形成更穩(wěn)定的共混薄膜結(jié)構(gòu)。表面富集的FN2200可形成互聯(lián)的電荷傳導(dǎo)通路，直接影響OFET器件的性能。這將在后面做進一步討論。

本研究還采用同步輻射GIXRD手段來研究FN2200/PS共混薄膜的結(jié)構(gòu)和有序度，測量結(jié)果如圖7所示。FN2200膜和共混薄膜均呈現(xiàn)環(huán)狀的片層堆積(lamellar stacking)(h00)系列衍射峰以及面外方面(qz)源于π-π堆積的(010)峰[14,16]，表明薄膜中FN2200骨架鏈間堆積采取了“面朝上”(face-on)堆積/“側(cè)立”(edge-on)堆積共存的方式。然而在FN2200中加入10% PS后，薄膜中qz方向上的(010)峰強度有所減弱，且PS含量達到80%時，(010)峰幾乎消失，表明采取面朝上鏈間堆積的FN2200晶疇含量在減少(可從圖7(d)的qz方向斷面截圖更清楚看出)。利用圖7(a～c)二維GIXRD圖樣中(100)衍射環(huán)做極圖分析(如圖7(e))[23]，來估測薄膜中采取側(cè)立堆積的FN2200晶疇占比。純相FN2200薄膜中側(cè)立堆積的晶疇含量估算為61.6%。而對于PS含量為10%的共混薄膜，該值增加到73.1%。當(dāng)PS含量增加到80%，占比為75.7%。因此在半導(dǎo)體聚合物FN2200中混入添加絕緣聚合物PS將影響FN2200骨架鏈的堆積方式，使其更傾向于采取側(cè)立堆積方式。由于OFET器件中載流子沿有機/介電層界面橫向傳輸，因此側(cè)立的鏈間堆積方式將增進載流子的傳輸。

圖7 不同PS含量的FN2200/PS薄膜的二維GIXRD圖樣：(a)FN2200 (b)含10% PS (c)含80% PS；(d)圖a-c中的GIXRD圖樣沿面外方向qz的斷面截圖。(e)(100)衍射環(huán)(I(χ)取自圖a-c)的極圖,極角χ以表面法線為基準(zhǔn)Fig 7 The GIXRD patterns of FN2200/PS blend films blended with different PS contents:(a)pristine FN2200,(b)10% PS and (c)80% PS.(d)Cross-section profiles of 2D GIXRD patterns along the qz direction shown in Fig.7(a-c);(e)pole figures of the (100)reflections (acquired from Fig.7a-c),χ is the pole angle relative to surface normal

2.4 FN2200/PS薄膜的微結(jié)構(gòu)與其電荷傳輸性能間的關(guān)系

上述的薄膜微結(jié)構(gòu)測量結(jié)果顯示，半導(dǎo)體聚合物FN2200與PS共混成膜的過程中，薄膜內(nèi)發(fā)生垂直相分離，F(xiàn)N2200組分富集在表面層。這樣在表面區(qū)更易形成互聯(lián)、高效電荷傳導(dǎo)通路，因而頂柵-底接觸OFET顯示更高的載流子遷移率。而對于底柵-底接觸器件，介電層-FN2200界面附近由于PS組分相對富集、FN2200含量偏少，影響到FN2200晶疇間的互聯(lián)，不易形成快速電荷傳輸通路，因而相比頂柵OFET，其器件性能較低。另一方面，在FN2200混入一定量的PS成分可促進FN2200鏈骨架采取edge-on堆積方式，加之絕緣的PS對半導(dǎo)體聚合物中電荷陷阱的鈍化作用(主要在晶界附近)[4]，因此可以解釋低PS含量的共混薄膜器件的電子遷移率較純相FN2200有較大的提高。然而PS含量進一步增加后，PS的“稀釋”作用將使纖維狀FN2200晶疇間距增大、疇間的聯(lián)通性變差，難以形成有效的電荷傳導(dǎo)通路，因而OFET的電子遷移率隨PS組分的增加而急劇減小。根據(jù)以上分析，為進一步提高FN2200基共混薄膜的器件性能，可通過選擇合適的絕緣性聚合物和溶劑添加劑來增強FN2200分子鏈的聚集特性和FN2200晶疇間聯(lián)通性，通過調(diào)控溶液相成膜條件(如襯底表面化學(xué)性質(zhì)和退火條件)來優(yōu)化共混薄膜的相分離結(jié)構(gòu)，以及調(diào)控FN2200鏈間堆積和組織方式來增強薄膜的結(jié)構(gòu)有序度，預(yù)期將顯著增強FN2200共混薄膜的載流子傳輸能力。

3 結(jié) 論

(1)通過將半導(dǎo)體聚合物FN2200與PS共混制備了共混薄膜的有機場效應(yīng)晶體管(OFET)，探究了絕緣聚合物組分的變化對薄膜OFET性能的影響。發(fā)現(xiàn)在FN2200中混入少量(10%質(zhì)量分數(shù))PS可顯著提高器件載流子遷移率，而進一步增加PS含量，OFET性能顯著下降。

(2)綜合性的薄膜微結(jié)構(gòu)表征結(jié)果揭示，PS的引入誘發(fā)了共混薄膜中垂直相分離的形成和FN2200鏈間堆積方式的變化。基于這些結(jié)果，提出了共混薄膜OFET性能隨PS含量變化的微結(jié)構(gòu)起源。

本研究表明，制備半導(dǎo)體/絕緣聚合物共混薄膜是調(diào)控半導(dǎo)體聚合物結(jié)構(gòu)和電荷傳輸性能的有力手段。通過進一步優(yōu)化半導(dǎo)體/絕緣聚合物的組合以及調(diào)控薄膜制備條件，將能實現(xiàn)更高性能的FN2200基電子器件。