喷墨打印聚合物共混物薄膜相分离行为及其在晶体管中的应用

本项目以喷墨打印聚合物共混物薄膜形貌、相态结构的可控制备为目标，系统研究喷墨打印成膜过程中共混物溶液性质（组成、结构、相对分子量、表面能等）、溶剂性质（溶解度、粘度、表面张力、沸点等）、喷墨条件（液滴体积、喷射速度等）以及基底性质（表面性能、温度等）对共混物薄膜形貌和相态结构的影响，在理论上，阐明喷墨打印共混物薄膜过程中液滴内部演化的热力学与动力学因素与薄膜相形态结构的关系。在应用上，发展共混物薄膜相形态的调控技术，制备具有垂直相分离形成的双层结构共混物薄膜，实现薄膜晶体管的半导体层和栅绝缘层的一步制备，解决全喷墨打印制作有机薄膜晶体管工艺中的溶剂交叉、薄膜均匀性和界面杂质等问题，开发出一种简单高效的喷墨打印有机薄膜晶体管的新工艺。本项目的开展在实现大面积均匀的有机薄膜晶体管及集成电路方面有着重要的应用价值，其理论成果具有普遍的指导意义。

本项目主要研究了喷墨打印有机半导体共混物薄膜及其在有机薄膜晶体管中的应用，较好地完成了计划任务，取得的主要研究结果如下：（1）通过大量的实验，结合理论分析，确定配制有机半导体墨水的溶剂选择原则，获得了打印性能优异的墨水配方。（2）研究了基底表面性质对薄膜形貌的作用规律，形成应用表面性质调控喷墨打印有机半导体薄膜成膜性和薄膜均匀性的方法。（3）探讨成膜过程中影响共混物薄膜相分离行为和相界面结构的因素，发展共混物薄膜相形态的调控技术，应用可控相分离技术发展了一系列新方法，并形成了相关理论，主要包括集半导体层的制备、栅绝缘层的制备于一次成膜过程的 “一步法”、用于制备高性能的喷墨印刷有机晶体管的原位混合法、用于有机薄膜晶体管的低温熔融聚合物共混物等。本项目研究成果可对印刷大面积均匀的有机薄膜晶体管及集成电路提供理论指导和实际参考。