复旦大学赵岩/刘云圻团队 Nat. Mater.: 高迁移率类单晶聚合物半导体

本文报道了复旦大学赵岩/刘云圻团队在Nature Materials上发表的一项研究，提出了一种自模板梯度组装策略（STGA），用于制备高迁移率类单晶聚合物半导体。针对传统聚合物半导体加工中依赖经验试错、结构调控不稳定的问题，研究团队基于溶剂溶解度参数与蒸汽压的协同关系，建立了溶剂选择与动态混合的设计框架。该策略通过调控溶液中聚合物聚集体的形成与演化，使其充当“结晶自模板”，实现分子排列、介观畴区组织和宏观取向的逐级有序化，从而显著提升载流子传输性能。以自主开发的梯形芳香二酮类共轭聚合物PFIDTO-BT为模型体系，STGA策略制备的高取向性薄膜晶体管空穴迁移率达到11.32 cm² V⁻¹ s⁻¹，进一步培养的类单晶聚合物晶体迁移率高达37.1 cm² V⁻¹ s⁻¹，达到聚合物半导体领域领先水平。该策略在P3HT等多种聚合物体系中也实现了2至40倍的迁移率提升，具有良好的普适性。研究证明了聚合物半导体可通过多尺度有序调控实现接近晶体化的高效电荷传输，为高性能有机电子材料从“经验优化”走向“理性设计”提供了新方法学框架，有望推动柔性显示、可穿戴传感、植入式医疗器件和物联网电子等领域的发展。