【儀表網 研發(fā)快訊】高遷移率聚合物半導體的設計合成已經取得很大進展，但將聚合物半導體的可溶液加工、本征柔性這些獨特性質應用在集成電路里仍面臨很多困難。在集成電路中，對聚合物半導體進行圖案化加工可以降低漏電流，避免相鄰器件間的串擾，降低電路整體功耗。可控光化學交聯(lián)技術是一種與現(xiàn)有微電子工業(yè)光刻工藝相兼容的圖案化方式，其中發(fā)展高效的化學交聯(lián)劑至關重要。目前，簡單高效的交聯(lián)劑種類有限，交聯(lián)體系的遷移率、靈敏度、對比度、集成度等核心性能亟待提升。
 

　　近日，在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，化學研究所有機固體實驗室張德清研究員課題組在前期工作基礎上(Angew. Chem. Int. Ed.2021,60,21521;Adv. Mater.2024,36,2309256;Adv. Sci.2022,9,2106087;Acc. Chem. Res.2024,57,625)，發(fā)展了側鏈末端含氟代芳基疊氮的新型聚合物半導體交聯(lián)劑(PN3，圖1)。他們以常用小分子交聯(lián)劑4Bx為參比，系統(tǒng)評估了PN3對n型、p型和雙極型聚合物半導體的光刻圖案化性能。PN3比小分子交聯(lián)劑4Bx具有更高的靈敏度。PN3與三種聚合物半導體共混后薄膜的表面形貌、鏈間堆積以及遷移率幾乎不受圖案化過程影響。
 

　　圖1.側鏈含氟代芳基疊氮的聚合物半導體交聯(lián)劑

 

　　研究結果表明，該聚合物半導體交聯(lián)劑的光刻性能明顯優(yōu)于小分子交聯(lián)劑。主要原因為：氟代苯基疊氮均勻分布在聚合物側鏈末端，一個聚合物分子上有多個交聯(lián)位點；相比于常用的小分子交聯(lián)劑，聚合物半導體交聯(lián)劑在常規(guī)聚合物半導體薄膜中分散的更均勻。該工作為光刻加工柔性集成電路提供了可能的材料設計思路。相關研究成果發(fā)表在Adv. Mater.2024,36,2407305，文章的第一作者為在讀博士生薛香，通訊作者為張德清研究員和李誠副研究員。