基于区域规整性调控P3HT共混薄膜提升有机场效应晶体管NO2传感性能的研究

本研究针对有机场效应晶体管（OFET）气体传感器灵敏度受限的问题，通过将区域无规聚（3-己基噻吩）（RRa-P3HT）掺入区域规整聚（3-己基噻吩）（RR-P3HT）薄膜，实现了载流子迁移率3.5倍提升（0.015→0.069 cm2 V?1 s?1）和NO2响应度481.5%（10 ppm）的突破性性能，为高灵敏度气体传感器设计提供了新策略。

　　

本研究通过将区域无规聚（3-己基噻吩）（RRa-P3HT）引入区域规整聚（3-己基噻吩）（RR-P3HT）薄膜，显著促进了RR-P3HT链的自发自组装行为，从而优化了电荷传输特性。通过调控RRa-P3HT与RR-P3HT的混合比例，成功提升了基于P3HT的有机场效应晶体管（OFET）对二氧化氮（NO₂）的气敏性能。该增强效应源于活性层中电子特性与形态特征的协同作用，既保障了高效信号传导，又提高了气体扩散效率。

当薄膜中掺入10 wt%的RRa-P3HT时，载流子迁移率从0.015 cm² V^?1 s^?1提升至0.069 cm² V^?1 s^?1，增幅达3.5倍。这一载流子传输与分子扩散能力的双重提升，使器件在10 ppm NO₂条件下实现了481.5%的响应度，较纯RR-P3HT器件提高约190%。此外，响应时间缩短至1.69分钟（减少0.25分钟），灵敏度则由29.8% ppm^?1显著上升至55.2% ppm^?1。这些结果证明，通过提升电荷迁移率可有效增强有机半导体气体传感器的灵敏度。