复旦大学有机薄膜晶体管(OTFT)稳定性获突破

最新一期的国际权威性学术期刊《自然-通讯》(NatureCommunications)发表了复旦大学信息科学与工程学院仇志军与刘冉科研团队的一项成果，他们在揭示有机薄膜晶体管(OTFT)性能稳定性机制上取得突破性进展。

仇志军与刘冉科研团队提出了一种水氧电化学反应与有机薄膜载流子相互作用的统一理论模型，这一成果有望加速柔性电子领域的大规模应用。人们在科幻电影中看到的透明可弯的手机、透明可收卷的电视，可显示新闻和天气的车窗都可成为现实。

仇志军10日向记者介绍，在过去的半个多世纪里，以集成电路为基础的信息技术引发了人类生产和生活方式的深刻变革。传统半导体器件尺寸走向量子极限，很难再有突破性的飞跃。而随着新型材料研究的深入，基于有机半导体和纳米等材料的柔性大面积电子技术将得到迅猛发展。

仇志军罗列了柔性电子技术的众多优点：器件可弯曲与伸展，由此可诞生众多新型应用领域；可在柔性和大面积衬底上采用大规模印刷技术加工实现，生产成本低廉；加工设备工艺简单，不会对环境造成污染等。但遗憾的是，目前研发出的有机薄膜晶体管稳定性都很低，科学家尚未能解决这一问题。

仇志军与刘冉科研团队则找到了问题的源头。他们发现，空气中的水分子(H2O)和氧气分子(O2)会与有机薄膜载流子发生直接接触，在电压作用下会发生电化学反应。他们给出了一个形象的比喻：如果把电流比作水，OTFT中的某些杂质就像海绵，有时不断吸收水分，使水出现断流；有时海绵会突然收缩，挤出大量水，使流量不受控制。如果能控制海绵(杂质)的数量和吸水的能力，就能从根本上提高这种材料的稳定性。

研究团队在实验过程中发现，如果对有机材料进行某种程度的修饰，如采用碳纳米管掺杂的有机半导体材料，就可显著改善OTFT的电学性能。经过五年多的不断尝试、试验，该科研团队已成功将有机薄膜迁移率从10－4cm2/Vs提高到10cm2/Vs左右，增加了四个数量级，接近多晶硅的水平，达到了可实用的量级。

不过他们也表示，目前原因已经找到，解决办法每个科学家都会不同。如果能大幅提升有机薄膜晶体管的稳定性，未来的应用前景将会非常广阔。