高遷移率聚合物半導體的設(shè)計合成已取得進展,但將聚合物半導體的可溶液加工、本征柔性這些獨特性質(zhì)應用于集成電路面臨困難。在集成電路中,對聚合物半導體進行圖案化加工,可以降低漏電流,避免相鄰器件間的串擾,降低電路整體功耗。目前,可控光化學交聯(lián)技術(shù)是與現(xiàn)有微電子工業(yè)光刻工藝相兼容的圖案化方式。特別是,發(fā)展高效的化學交聯(lián)劑至關(guān)重要。

中國科學院化學研究所張德清課題組在前期成果的基礎(chǔ)上,發(fā)展了側(cè)鏈末端含氟代芳基疊氮的新型聚合物半導體交聯(lián)劑。該研究以常用小分子交聯(lián)劑4Bx為參比,評估了PN3對n型、p型和雙極型聚合物半導體的光刻圖案化性能。研究發(fā)現(xiàn),PN3比小分子交聯(lián)劑4Bx具有更高的靈敏度;PN3與3種聚合物半導體共混后,薄膜的表面形貌、鏈間堆積及遷移率幾乎不受圖案化過程影響。

進一步,研究顯示,該聚合物半導體交聯(lián)劑的光刻性能優(yōu)于小分子交聯(lián)劑。這是由于氟代苯基疊氮均勻分布在聚合物側(cè)鏈末端,一個聚合物分子上有多個交聯(lián)位點;相比于常用的小分子交聯(lián)劑,聚合物半導體交聯(lián)劑在常規(guī)聚合物半導體薄膜中分散得更均勻。

上述研究為光刻加工柔性集成電路提供了可能的材料設(shè)計思路。

近日,相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進材料》(Advanced?Materials)上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術(shù)部和中國科學院的支持。

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側(cè)鏈含氟代芳基疊氮的聚合物半導體交聯(lián)劑