Onlangs, oplossing-verwerkbare organische halfgeleiders worden benadrukt voor hun potentiële toepassing in gedrukte elektronica, een haalbare techniek worden om flexibele dunne film met een groot oppervlak tegen lage kosten te fabriceren. De veldeffectmobiliteit van organische halfgeleiders met kleine moleculen is afhankelijk van de kristalliniteit, kristal oriëntatie, en kristalgrootte. Een verscheidenheid aan oplossingsgerichte coatingtechnieken, zoals inkjetprinten, dompelcoating, en oplossingsafschuiving zijn ontwikkeld om de kristalliniteit en kristaloriëntatie te regelen, maar er is nog steeds behoefte aan een methode om technieken te ontwikkelen om de kristalgrootte van organische halfgeleiders te vergroten.

Om dit probleem op te lossen, het onderzoeksteam ontwikkelde een anorganisch polymeer op micropijlers gebaseerd oplossingsafschuifsysteem om de kristalgrootte van een organische halfgeleider met pijlergrootte te vergroten. Met behulp van deze techniek, het kristallisatieproces van organische halfgeleiders kan nauwkeurig worden gecontroleerd, en daarom kan een dunne film van organische halfgeleiders met een gecontroleerde kristalliniteit met een groot oppervlak worden vervaardigd.

Een verscheidenheid aan op oplossingen gebaseerde coatingtechnieken kunnen de vloeistofstroom van oplossingen niet op de juiste manier regelen, zodat het oplosmiddel willekeurig op het substraat verdampt, die moeite heeft bij de fabricage van dunne organische halfgeleiderfilm met een grote kristalgrootte.

Het onderzoeksteam integreerde microstructuren van anorganische polymeren in het scheermes van de oplossing om dit probleem op te lossen. Het anorganische polymeer kan eenvoudig worden microgestructureerd via conventionele vormtechnieken, heeft een hoge mechanische duurzaamheid, en weerstand tegen organische oplosmiddelen. Met behulp van het op anorganische polymeer gebaseerde microstructuurblad, het onderzoeksteam controleerde de grootte van organische halfgeleiders met kleine moleculen door de vorm en afmetingen van de microstructuur af te stemmen. De microstructuren in het mes veroorzaken de scherpe krommingsgebieden in de meniscuslijn die zich vormde tussen het scheermes en het substraat, en daarom kunnen nucleatie en kristalgroei worden gereguleerd. Vandaar, het onderzoeksteam maakte een dunne film van organische halfgeleiders met grote kristallen, waardoor de veldeffectmobiliteit toeneemt.

Het onderzoeksteam demonstreerde ook een oplossingsafschuifproces op een gebogen oppervlak door gebruik te maken van een flexibel, op anorganisch polymeer gebaseerd scheermes, wat de toepasbaarheid van oplossingsafschuiving vergroot.

Professor Park zei:"Ons nieuwe afschuifsysteem voor oplossingen kan het kristallisatieproces nauwkeurig regelen tijdens de verdamping van het oplosmiddel." Hij voegde toe, "Deze techniek voegt nog een belangrijke parameter toe die kan worden gebruikt om de eigenschappen van dunne films af te stemmen en opent een breed scala aan nieuwe toepassingen."

De resultaten van dit werk, getiteld "Anorganic Polymer Micropillar-Based Solution Shearing of Large-Area Organic Semiconductor Thin Films with Pillar-Size-Dependent Crystal Size, " werden gepubliceerd in het juli 2018 nummer van Geavanceerde materialen .