第三代聚合物半導(dǎo)體因其本征柔性及可拉伸性、低溫加工工藝、可調(diào)諧光電性能、兼容大面積制造等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。其中，聚合物半導(dǎo)體的固態(tài)分子取向?qū)ζ潆姾奢斶\(yùn)特性至關(guān)重要。但是目前，業(yè)界對薄膜中分子取向的起源還知之甚少。 

　　針對這一問題，微電子所劉明院士和李蒙蒙研究員團(tuán)隊(duì)基于高遷移率的PffBT4T聚合物體系，系統(tǒng)研究了溶液和加工溫度對薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響。團(tuán)隊(duì)通過小角中子散射測試（SANS）發(fā)現(xiàn)聚合物半導(dǎo)體在溶液中存在兩種超分子結(jié)構(gòu)：一維蠕蟲鏈狀結(jié)構(gòu)和二維層狀結(jié)構(gòu)。同步輻射測試（GIWAXS）表明在一維結(jié)構(gòu)溶液制備的薄膜中的分子垂直于襯底排列（edge-on），在二維結(jié)構(gòu)溶液制備的薄膜中的分子平行于襯底排列（face-on）。前者有利于薄膜晶體管中的電荷輸運(yùn)，最終使相應(yīng)器件的遷移率提升了近1個數(shù)量級。為進(jìn)一步驗(yàn)證該發(fā)現(xiàn)的普適性，團(tuán)隊(duì)還對多種半導(dǎo)體材料進(jìn)行了表征測試，均得到了一致結(jié)論。該研究揭示了聚合物半導(dǎo)體成膜過程中的微觀結(jié)構(gòu)和分子取向的起源，為制備高性能柔性電子器件提供了新思路、新方案。 

　　該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金及中科院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究計劃項(xiàng)目的支持。研究結(jié)果以“Determinant role of solution-state supramolecular assembly in molecular orientation of conjugated polymer films”為題發(fā)表在近期的Advanced Functional Materials上（DOI: 10.1002/adfm.202209195）。研究生鄧軍揚(yáng)為論文第一作者，李蒙蒙研究員為通訊作者。 

　　論文鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202209195;

       https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsapm.1c01676 

聚合物半導(dǎo)體薄膜中分子排列的起源機(jī)制