第三代聚合物半導體因其本征柔性及可拉伸性、低溫加工工藝、可調諧光電性能、兼容大面積制造等優點，近年來得到了學術界和工業界的廣泛關注。其中，聚合物半導體的固態分子取向對其電荷輸運特性至關重要。但是目前，業界對薄膜中分子取向的起源還知之甚少。 

　　針對這一問題，微電子所劉明院士和李蒙蒙研究員團隊基于高遷移率的PffBT4T聚合物體系，系統研究了溶液和加工溫度對薄膜微觀結構的影響。團隊通過小角中子散射測試（SANS）發現聚合物半導體在溶液中存在兩種超分子結構：一維蠕蟲鏈狀結構和二維層狀結構。同步輻射測試（GIWAXS）表明在一維結構溶液制備的薄膜中的分子垂直于襯底排列（edge-on），在二維結構溶液制備的薄膜中的分子平行于襯底排列（face-on）。前者有利于薄膜晶體管中的電荷輸運，最終使相應器件的遷移率提升了近1個數量級。為進一步驗證該發現的普適性，團隊還對多種半導體材料進行了表征測試，均得到了一致結論。該研究揭示了聚合物半導體成膜過程中的微觀結構和分子取向的起源，為制備高性能柔性電子器件提供了新思路、新方案。 

　　該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金及中科院戰略重點研究計劃項目的支持。研究結果以“Determinant role of solution-state supramolecular assembly in molecular orientation of conjugated polymer films”為題發表在近期的Advanced Functional Materials上（DOI: 10.1002/adfm.202209195）。研究生鄧軍揚為論文第一作者，李蒙蒙研究員為通訊作者。 

　　論文鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202209195;

       https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsapm.1c01676 

聚合物半導體薄膜中分子排列的起源機制