用于下一代OFET器件的超薄P3HT薄膜制备工艺及其精确厚度控制

《Advanced Functional Materials》：Ultra-Thin P3HT Film Processing with Precise Thickness Control for Next-Generation OFET Devices

开发了一种可扩展的电子束曝光技术，通过调节能量和剂量实现聚(3-己基 thiophene)薄膜从0.9 nm到10.7 nm的精准厚度控制与图案化同步完成，光谱分析表明分子间作用力可调，UPS证实功函数随处理条件变化，制备的OFET器件接触电阻低至44.6 kΩ，开关比超10^8，通过可控氧化可调节阈值电压至-5.2 V。

　　

摘要

超薄共轭聚合物薄膜在柔性及高性能电子器件方面具有显著优势，但实现对其厚度和横向图案的精确控制仍具有挑战性。本研究展示了一种可扩展的电子束（e-beam）曝光技术，能够同时实现聚(3-己基噻吩)（P3HT）薄膜从单层（约0.9纳米）到五层（约10.7纳米）的图案化及可控减薄。通过系统调节电子束能量和剂量，可以精确控制薄膜的厚度和聚合物的排列结构。光谱分析揭示了链内及链间相互作用的可调性，而紫外光电子能谱（UPS）进一步证实了加工条件对材料功函数的影响。采用超薄P3HT薄膜制造的有机场效应晶体管（OFETs）表现出优异的性能：接触电阻（R_C）低至44.6 kΩ，导通电流与截止电流之比（I_ON/I_OFF）超过10⁸。通过控制氧气的暴露量，阈值电压（Vth）可调节至-5.2 V，且不会影响器件性能。这种通用的自上而下的方法为将超薄聚合物薄膜集成到下一代柔性传感器、光电探测器、存储器件和可穿戴电子设备中提供了坚实的基础。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。