[據electroiq網站2019年03月01日報道]日本東京理工大學的研究人員研發了一種處于世界領先地位的單極N型薄膜晶體管，其電子遷移率可達7.16cm²/Vs。這一成就預示著有機電子器件激動人心的未來，包括創新的柔性電子顯示器和可穿戴技術的發展。

全世界的研究人員都在尋找能夠改善有機電子技術發展的新型材料。Tsuyoshi Michinobu和Yang Wang領導的東京理工大學材料科學與工程系研究小組提出了一種提高半導體聚合物電子遷移率的方法，這在之前被認為是很難實現優化的。這種新型高性能材料實現了7.16cm²/Vs的電子遷移率，比之前的結果增加了40%以上。

研究發表在《American Chemical Society》上，研究的重點為提升N型半導體聚合物材料的性能。N型半導體材料具有電子優勢，而P型材料具有空穴優勢，Michinobu解釋說，由于電子與空穴相比，更加的不穩定，因此想要得到穩定的N型半導體聚合物是有機電子器件的一大挑戰。

因此，這項研究既解決了這項挑戰，同時也是實際的需求。Wang指出，許多太陽能電池由P型半導體聚合物和N型富勒烯衍生物組成。其缺點是成本高、難以合成、與靈活設備不兼容。高性能的N型半導體聚合物非常有希望克服這些缺點，進一步推動聚合物太陽能電池的研究。

研究團隊的方法包括使用新的聚合衍生物和優化材料的架構。這種方法通過引入能夠與相鄰的氟原子和氧原子形成氫鍵的次亞乙烯基來實現。為了優化反應條件，引入次亞乙烯基需要有高超的技術。

總的來說，合成的材料具有更好的分子結構和更強的強度，這有助于提高電子的遷移率。研究人員證實，使用掠入射廣角x射線散射技術，實現了只有3.40埃的極短π-π堆積。Michinobu說：“對于有機半導體聚合物來說，這個值是最短的。”

還有一些挑戰，他繼續說，我們需要進一步優化主干結構。同時，側鏈基在決定半導體聚合物的結晶度方面也發揮著重要作用。我們仍有改進的空間。Wang 指出，對于聚合物來說，最低未占有分子軌道（LUMO）能級在3.8 eV 到3.9 eV之間。他說：“LUMO能級越深，電子輸運就越快越穩定。因此，引入sp2-N、氟原子和氯原子的進一步設計，將有助于實現更深的LUMO能級。”

未來，研究人員們將打算改善N溝道晶體管的穩定性。對于實際應用,例如類似互補金屬氧化物半導體（CMOS）的邏輯電路、全聚合物太陽能電池、有機光電探測器和有機熱電器件來說，穩定性是一個非常關鍵的問題。（工業和信息化部電子第一研究所  李茜楠）