晶体管新材料让电子设备“温柔体贴”

手套变成体征随身监测器，智能手机可以叠成小块、平板电脑可以卷进口袋……日前，天津大学李荣金、胡文平教授团队首次利用“二维有机单晶可控制备”新技术，研制出新型高性能有机晶体管材料，为下一步制造高性能柔性红外探测器奠定了材料基础，也这意味着“薄如蝉翼、温柔体贴”的可穿戴电子设备梦想距离实现又前进一大步。
柔性电子设备是指在一定形变(弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸)条件下仍可工作的电子设备，被认为是“未来电子设备的发展潮流”，如可穿戴传感器、可植入医疗器械、可弯曲手环、可折叠手机等，有望使人类的生产生活方式发生颠覆性改变。柔性电子设备之所以能够柔软弯曲，其奥秘在于使用了轻薄柔韧的有机电子元器件进行制造。
众所周知，晶体管是电子元器件重要组成部分，而有机晶体管则是构成柔性电子器件最重要的基本原件。目前世界主流有机晶体管材料普遍存在结构缺陷多、稳定性差等问题，制约了柔性电子设备的进一步发展。如何制备出低缺陷、高稳定性的有机晶体管材料也成为了全球科学家亟待攻克的难题。
李荣金、胡文平教授团队在有机场效应晶体管领域研究中，创造性地发明了“水面空间限域”新方法，利用单个或数个分子层厚的二维有机单晶制备有机场效应晶体管，在国际上首次实现了“二维有机单晶可控制备”，获得了一类新型、高性能有机晶体管材料。基于这种新型二维有机单晶的有机晶体管材料光电性能十分优异，可实现对生物体微弱红外信号的捕捉。研究进一步发现，这种新的有机晶体管材料结构稳定性也大大超越目前的材料，这也为今后制造高性能柔性红外探测器奠定了基础。该项成果是有机电子学领域的重大技术突破，相关研究成果已发表于新一期的国际学术刊物《美国化学会志》和《先进材料》上。