有機半導體在新型電子和光電應用中表現出優於傳統無機材料的幾個優點,包括分子可調特性、靈活性、製造成本低。然而在開發兼具高遷移率和環境穩定性的新興材料是十分重要的。而本論文所撰寫之含氟新型有機半導體材料:發表於Advanced Materials (IF=30.85),為呂良賜老師實驗室,與國外合作研究之。開發了一種基於單晶鉑金屬錯合物所做成的新型有機半導體材料,以促進未來的有機電子和光電子器件應用的新發展。
這項工作的大致背景是,研究結果所示含氟有機鉑元件表現出各種優異的性能,例如高遷移率(在1.12 V的閥值電壓下)高達0.45 cm2 /Vs的電子遷移速度,很好的防水性能,出色的光響應性(1000 A/ W),並且有破記錄的光響應感應時間和恢復時間,各分別為〜80μs和〜90μs;與眾所皆知的一般有機半導體元件相比非常出色;亦即克服了一般有機半導體元件,穩定性不好且性能不佳的常見問題。本篇論文使用具有層狀分子結構的有機半導體財料,這有利於電荷載流子傳輸,從而提高遷移率,以及將氟原子結合到有機分子結構中,這不僅提高了空氣穩定性,而且大大提高了材料的防水性能,並且提高了他的穩定性。此外,有機鉑晶體所做成的元件,其電荷之遷移會沿著晶體不同軸,表現出特殊不同的電子耦合,也因此可以由理論計算預測到,單晶鉑金屬錯合物做成的元件,可能會在x及z軸方向上,各具有好的電子及電洞的傳導優勢,也就是的所謂的雙極性(ambipolar)半導體元件。現在全台灣的所有頂大都極力投入半導體學院之發展;此類有機半導體材料,有可能在新世代的半導體材料研究中做出貢獻。
此類的研究成果,有可能運用於新世代的可撓式,輕薄短小的手機及其他電子或光電產品上。含氟的化合物及晶體皆由呂老師在北科大團隊合成及提供,呂老師亦負責實驗設計與量測;呂老師是稿件之主要撰寫人。此研究有封面刊出,亦被Wiley Library選為氟化學的熱門題目,以及該文獻在兩年內被引用次數高達42次,亦希望在不久的將來,也跟大家分享類似含氟鏈的特殊半導體材料。
文章連結https://doi.org/10.1002/adma.201904634
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