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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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朱道本/狄重安團(tuán)隊(duì)在聚合物納米分辨率摻雜研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展 已有1人參與
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朱道本/狄重安團(tuán)隊(duì)在聚合物納米分辨率摻雜研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展 發(fā)布時(shí)間：2024-05-07【字體： 大 中 小 】【打印】 【關(guān)閉】 聚合物半導(dǎo)體是新一代柔性光電子產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，在高柔性邏輯電路、可植入智能感知器件、熱電發(fā)電與制冷器件等方面具有廣闊的應(yīng)用前景�；瘜W(xué)摻雜可以精細(xì)調(diào)控聚合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能和光電功能，大幅拓展材料的應(yīng)用領(lǐng)域。近十年來，研究人員在聚合物半導(dǎo)體的分子摻雜方法開發(fā)、摻雜程度調(diào)控和摻雜態(tài)功能物性拓展等方面取得了系列突破。但是現(xiàn)有方法受限于摻雜劑的各向同性擴(kuò)散，摻雜空間分辨率僅能達(dá)到亞微米尺度，制約了聚合物半導(dǎo)體納米電子學(xué)及相關(guān)超高密度集成器件的發(fā)展。 在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的支持下，中國科學(xué)院化學(xué)研究所朱道本院士/狄重安研究員團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院大學(xué)張鳳嬌副教授課題組合作，結(jié)合聚合物電化學(xué)氧化還原摻雜和傳統(tǒng)無機(jī)單離子注入摻雜的基本原理，提出了納米限域的電化學(xué)離子注入（NEII）方法，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)分辨率的聚合物半導(dǎo)體摻雜。 該工作的基本思路是利用離子液體和高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）聚合物復(fù)合構(gòu)筑固態(tài)電解質(zhì)，調(diào)控其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，進(jìn)而重塑電化學(xué)摻雜的邊緣電場并限制水平方向上的離子遷移，最終實(shí)現(xiàn)電化學(xué)摻雜空間分辨率的大幅提升。研究發(fā)現(xiàn)，通過精確調(diào)控復(fù)合電解質(zhì)的Tg和工作溫度（T），可以創(chuàng)建高度局部化的電場分布，實(shí)現(xiàn)垂直于納米電極的離子遷移�；诖�，聚合物半導(dǎo)體的摻雜分辨率達(dá)到56納米，橫向擴(kuò)展摻雜長度低至9.3納米，該結(jié)果比傳統(tǒng)化學(xué)摻雜的分辨率高2個(gè)數(shù)量級(jí)。更為重要的是，研究團(tuán)隊(duì)揭示了NEII摻雜分辨率與(Tg−T)的指數(shù)依賴性并建立了工作模型，證明了該方法在聚合物半導(dǎo)體高分辨摻雜方面的普適性。基于此方法獲得的聚合物半導(dǎo)體被成功應(yīng)用于制備高性能有機(jī)晶體管和水平p-n結(jié)二極管。相關(guān)結(jié)果為聚合物納米電子學(xué)的發(fā)展提供新的機(jī)遇，也為聚合物半導(dǎo)體器件的高密度集成奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 相關(guān)研究成果發(fā)表于Nature Nanotechnology期刊上（Nat Nanotechnol. 2024, DOI: 10.1038/s41565-024-01653-x），文章的第一作者為項(xiàng)蘭義博士，通訊作者為化學(xué)所狄重安研究員和中國科學(xué)院大學(xué)張鳳嬌副教授。 圖1. 電化學(xué)離子注入摻雜的原理示意圖和摻雜分辨率表征結(jié)果 圖2. NEII摻雜薄膜的器件構(gòu)筑與光電性能曲線 有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2024年5月7日 |
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2樓2024-05-08 06:33:54
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3樓2024-05-08 10:13:45
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