本公開(kāi)屬于柔性電子器件，具體涉及一種柔性瞬態(tài)電子器件及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著技術(shù)的快速進(jìn)步和電子設(shè)備的快速更新迭代，對(duì)電子產(chǎn)品的巨大需求導(dǎo)致了大量的浪費(fèi)和無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料(如：鎵、銦等稀缺元素)的快速消耗。所謂“物聯(lián)網(wǎng)”(iot)的設(shè)備的增長(zhǎng)趨勢(shì)將涉及更多的電子產(chǎn)品，同時(shí)也產(chǎn)生了對(duì)于多種功能集成器件的新的需求。例如，在可穿戴醫(yī)療裝備領(lǐng)域中，在人體運(yùn)動(dòng)中，不可避免會(huì)導(dǎo)致電子器件發(fā)生不同程度的變形，這就要求此類器件在保持良好電學(xué)性能的前提下，還需要具有皮膚親和性好、可拉伸、可彎折、可降解等優(yōu)點(diǎn)。然而，目前的電子材料尤其是半導(dǎo)體材料大多不可拉伸，人們主要通過(guò)將其設(shè)計(jì)出特殊結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)可拉伸的目的，比如引入褶皺、波紋狀圖案、三維結(jié)構(gòu)或采用剪紙工藝等器件構(gòu)型設(shè)計(jì)手段。但這些方法存在制作工藝繁復(fù)、結(jié)構(gòu)可靠性差、制作成本高等缺點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。

2、近年來(lái)，隨著有機(jī)電子學(xué)的研究活動(dòng)在不斷升溫，基于有機(jī)電子學(xué)的各種功能元器件獲得極快的發(fā)展。例如，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，有機(jī)發(fā)光二極管，有機(jī)太陽(yáng)能電池等，已經(jīng)在一些展示性和商業(yè)性產(chǎn)品中得到應(yīng)用。總的來(lái)說(shuō)，有機(jī)電子有利于實(shí)現(xiàn)大面積，柔性和廉價(jià)的功能電路。因此基于有機(jī)材料的電子學(xué)被認(rèn)為有廣泛的市場(chǎng)前景和巨大的商業(yè)價(jià)值。有機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液可加工性，這使它們適合大面積低成本制造有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。聚合物半導(dǎo)體的柔軟性質(zhì)、中等遷移率和溶液可加工性使其成為柔性電子領(lǐng)域的重要候選材料。但是，目前制造形成的電子器件大多僅具有一定的柔性，仍無(wú)法滿足短時(shí)間內(nèi)可降解的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開(kāi)旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一，提供一種柔性瞬態(tài)電子器件及其制備方法與應(yīng)用。

2、本公開(kāi)的一方面，提供一種柔性瞬態(tài)電子器件，包括：

3、第一襯底；

4、柵電極，設(shè)置于所述第一襯底表面；

5、柵絕緣層，設(shè)置于所述柵電極表面且覆蓋所述柵電極；

6、源極與漏極，間隔設(shè)置于所述柵絕緣層表面；

7、有機(jī)半導(dǎo)體層，至少覆蓋所述源極、所述漏極以及位于所述源極和所述漏極之間的溝道區(qū)域；其中，所述有機(jī)半導(dǎo)體層為含雙酯基共軛斷裂間隔物的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物。

8、可選地，所述含雙酯基共軛斷裂間隔物的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：

9、

10、其中，r為碳原子總數(shù)為1-10的直鏈烷基或碳原子總數(shù)為10-28的支鏈烷基；ar為芳基、雜芳基、含有取代基的芳基和含有取代基的雜芳基中的任意一種；a和b選自0-1之間的小數(shù)，且a與b之和等于1，n代表聚合物的重復(fù)單元個(gè)數(shù)，選自1-5000的自然數(shù)。

11、可選地，在所述r中，碳原子總數(shù)為1-10的直鏈烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基中的任一種；

12、碳原子總數(shù)為10-28的支鏈烷基為m-戊基庚基、m-己基辛基、m-庚基壬基、m-辛基癸基、m-壬基十一烷基以及m-癸基十二烷基中任一種，m為1-10的自然數(shù)；和/或，

13、在所述ar中，芳基選自單環(huán)芳基、雙環(huán)芳基和多環(huán)芳基中的任意一種；

14、雜芳基選自單環(huán)雜芳基、雙環(huán)雜芳基和多環(huán)雜芳基中的任意一種；

15、在含有取代基的芳基和含有取代基的雜芳基中，取代基為c1-c50的烷基、c1-c50的烷氧基、c1-c50的烷基硫代、腈基和鹵素原子中的任意一種，取代基的個(gè)數(shù)為1-4的自然數(shù)。

16、可選地，所述含雙酯基共軛斷裂間隔物的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：

17、

18、可選地，所述含雙酯基共軛斷裂間隔物的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：

19、

20、其中，r為碳原子總數(shù)為1-10的直鏈烷基或碳原子總數(shù)為10-32的支鏈烷基，ar為芳基、雜芳基、含有取代基的芳基和含有取代基的雜芳基中的任意一種，a和b選自0-1之間的小數(shù)，且a與b之和等于1，n代表聚合物的重復(fù)單元個(gè)數(shù)，選自1-5000的自然數(shù)。

21、可選地，所述有機(jī)半導(dǎo)體層的厚度為10nm～400nm。

22、可選地，所述柔性瞬態(tài)電子器件在酸性或堿性條件下降解。

23、可選地，所述柵絕緣層采用有機(jī)聚合物。

24、本公開(kāi)的另一方面，提出一種制備前文記載的所述柔性瞬態(tài)電子器件的方法，所述方法包括：

25、在第一襯底上依次形成柵電極、柵絕緣層、源極和漏極；

26、將雙酯基共軛斷裂間隔物的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物溶液旋涂在修飾上單分子自組裝層的第二襯底上，待溶劑揮發(fā)形成聚合物薄膜，通過(guò)貼合的方式將該聚合物薄膜轉(zhuǎn)移至柔性襯底表面，經(jīng)不同比例的拉伸處理，以得到拉伸處理后的聚合物薄膜；

27、將拉伸處理后的聚合物薄膜轉(zhuǎn)移至所述第一襯底上，以在所述源極、漏極，以及位于所述源極和所述漏極之間的溝道區(qū)域上形成有機(jī)半導(dǎo)體層。

28、本公開(kāi)的另一方面，提出一種前文記載的柔性瞬態(tài)電子器件的應(yīng)用，將所述柔性瞬態(tài)電子器件應(yīng)用于信息安全設(shè)備領(lǐng)域和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域中。

29、本公開(kāi)提出一種柔性瞬態(tài)電子器件及其制備方法與應(yīng)用。其中，柔性瞬態(tài)電子器件，包括：第一襯底；柵電極，設(shè)置于所述第一襯底表面；柵絕緣層，設(shè)置于所述柵電極表面且覆蓋所述柵電極；源極與漏極，間隔設(shè)置于所述柵絕緣層表面；有機(jī)半導(dǎo)體層，至少覆蓋所述源極、所述漏極以及位于所述源極和所述漏極之間的溝道區(qū)域；其中，所述有機(jī)半導(dǎo)體層為含雙酯基共軛斷裂間隔物的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物。本發(fā)明通過(guò)引入功能化的聚合物有機(jī)半導(dǎo)體材料，能夠?qū)崿F(xiàn)柔性(如：可拉伸、可折疊、可扭曲等)與瞬態(tài)可降解性能的兼容，開(kāi)發(fā)出柔性瞬態(tài)電子器件，有望促進(jìn)其在信息安全設(shè)備領(lǐng)域和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種柔性瞬態(tài)電子器件，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性瞬態(tài)電子器件，其特征在于，所述含雙酯基共軛斷裂間隔物的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性瞬態(tài)電子器件，其特征在于，在r中，碳原子總數(shù)為1-10的直鏈烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基中的任一種；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柔性瞬態(tài)電子器件，其特征在于，所述含雙酯基共軛斷裂間隔物的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性瞬態(tài)電子器件，其特征在于，所述含雙酯基共軛斷裂間隔物的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的柔性瞬態(tài)電子器件，其特征在于，所述有機(jī)半導(dǎo)體層的厚度為10nm～400nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的柔性瞬態(tài)電子器件，其特征在于，所述柔性瞬態(tài)電子器件在酸性或堿性條件下降解。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的柔性瞬態(tài)電子器件，其特征在于，所述柵絕緣層采用有機(jī)聚合物。

9.一種制備如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的柔性瞬態(tài)電子器件的方法，其特征在于，所述方法包括：

10.一種如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的柔性瞬態(tài)電子器件的應(yīng)用，其特征在于，采用所述柔性瞬態(tài)電子器件應(yīng)用于信息安全設(shè)備領(lǐng)域和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域中。

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)提出一種柔性瞬態(tài)電子器件及其制備方法與應(yīng)用，屬于柔性電子器件技術(shù)領(lǐng)域。柔性瞬態(tài)電子器件包括：第一襯底；柵電極，設(shè)置于所述第一襯底表面；柵絕緣層，設(shè)置于所述柵電極表面且覆蓋柵電極；源極與漏極，間隔設(shè)置于柵絕緣層表面；有機(jī)半導(dǎo)體層，至少覆蓋源極、漏極以及位于源極和漏極之間的溝道區(qū)域；其中，有機(jī)半導(dǎo)體層為含雙酯基共軛斷裂間隔物的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物。本公開(kāi)通過(guò)引入功能化的聚合物作為有機(jī)半導(dǎo)體層材料，能夠?qū)崿F(xiàn)柔性(如：可拉伸、可折疊、可扭曲等)與瞬態(tài)可降解性能的兼容，開(kāi)發(fā)出柔性瞬態(tài)電子器件，有望促進(jìn)其在信息安全設(shè)備領(lǐng)域和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：吳倜,曹龍,李永鵬,俞朝暉,馮宇光,劉省珍,曹進(jìn),鄭路遙,孫圣陶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京印刷學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10