图二超薄聚氨酯介电层的介电机能表征:(a) 电容器布局示企图;(b-f) (PU+/PU-)n的最优退火温度和层数的拔取(n为自拆卸层数);(g-h) 水相拆卸的PU薄膜浸水介电不变性尝试。
图三聚氨酯介电层驱动碳纳米管场效应晶体管:(a-f) 硅基板上碳纳米管场效应晶体管的机能表征;(g-i) 柔性基板上场效应晶体管的不变性表征。
此外,该工做无望使用于超薄柔性可穿戴设备等范畴。虽然它们的拆卸发生正在水相中。薄膜可复内部发生的缺陷和针孔,该纳米介电层不受高湿度影响,受益于聚氨酯长链供给的热塑性,使得PU超薄膜可供给237 nF cm-2的高的面积电容和正在2V下3.2 × 10-8A cm-2的低的漏电流。弹性体聚氨酯超薄膜供给了高的面积电容、低的缺陷密度以及优异的抗湿性,颠末暖和的退火后,正在浸入水之后仍然能够连结其介电机能,使得聚氨酯纳米介电层拆卸的单壁碳纳米管场效应晶体管正在空气中表示出低电压运转、可忽略的迟畅和高开关比的优同性能和必然的机械不变性。
高机能,可低压运转的柔性场效应晶体管的研究,将进一步鞭策下一代微型化、柔性可穿戴电子设备的制制取成长。机能优异的弹性体介电层对于柔性场效应晶体管变形期间靠得住地节制半导体沟道中的载流子密度至关主要。保守的弹性体薄膜制备工艺(如旋涂、刮涂等)难以制备无缺陷和针孔的超薄膜,这可能是因为弹性体的软硬链段正在极薄厚度下的不良安插所惹起的,因而难以正在不毁伤弹性体绝缘性的同时获得较高的面积电容。
基于以上问题,南开大学朱剑教讲课题组利用两种电荷相反的水分离型聚氨酯(PU),通过静电吸附层层自拆卸的体例制备了薄至15nm的弹性介电层。通过取大大都柔性基板兼容的低温退火工艺,这种电介质即便正在极端弯曲变形下也表示出了高的面积电容和低漏电流。