二维有机半导体晶体由于其超薄特性及长程有序的分子堆积结构,被认为是实现高性能有机场效应晶体管的理想材料体系。然而,接触线附近蒸发对流引起的“咖啡环”效应严重阻碍了溶液法大面积制备二维有机晶体。为此,苏州大学揭建胜教授课题组开发了一种通过使用有机半导体和聚合物共混溶液有效抑制“咖啡环”效应,从而实现大面积二维有机晶体生长的新策略。实验及理论模拟均证明,高粘度聚合物的加入,能显著地降低蒸发对流向接触线的传质速率,确保了有机分子均匀地沉积在整个基底上,这样有利于抑制有机分子面外方向上的结晶,从而极大促进面内二维结晶。利用该方法成功地实现了由少层2,7-二癸基苯并噻吩并苯并噻吩二维分子晶体组成的晶圆级薄膜。此外,基于该二维晶体构筑的有机场效应晶体管呈现出优异的电学性能,空穴迁移率最高可达12. 6 cm2·V−1·s−1,36个器件的平均迁移率为8.2 cm2·V−1·s−1。这项工作为实现大面积超薄二维有机半导体晶体提供了新的思路。

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