Shubham Sharma, Moulika Desu, Guan-Lin Chen, Kai-Wei Tseng, Kumar Vivek Gaurav,
Zhe-Yu Liu, Kuang-Hao Cheng, Safalmani Pradhan, Palraj Ranganathan, Pang-Hsiao Liu,
Xiang-Ling Chiu, Hirofumi Tanaka, Jyh-Chien Chen, Chin-Ti Chen, Chi-An Dai,
Leeyih Wang, and Shyam S. Pandey
ACS Appl. Mater. Interfaces  2024, 16, 51229−51240

國立臺灣大學 凝態科學研究中心 暨 高分子科學與工程研究所
王立義教授

本研究由國立臺灣大學凝態科學研究中心/高分子科學與工程研究所王立義教授與日本九州工業大學Shyam S. Pandey教授之研究團隊跨國合作，共同研發有機共軛高分子材料在高分子電子學之應用。

近年來，輕量、可撓曲且具成本效益的電子設備需求日益升高，推動高分子電子學的顯著進展。半導體高分子(semiconducting polymers)在此領域中位居關鍵材料，因為它具有獨特的電子/光電特徵以及傑出的機械柔韌特性。本研究聚焦於設計、合成並應用新型供體-受體(donor-acceptor)半導體高分子，在其線性結構中引入二氟噻吩(difluorothiophene)基團，經由密度泛函理論計算驗證，氟取代可有效提升共軛主鏈的共平面性，並與無氟取代的對照樣品進行比較。我們透過單向漂浮膜轉移法(unidirectional floating film transfer method)製備出具高度方向性之薄膜，使得光學異向性(optical anisotropy)顯著增強，其中PC20-FT薄膜的二向色比(dichroic ratio)達到19.3。X射線繞射和原子力顯微鏡結果證實，結晶度和晶域尺寸隨著烷基鏈的長度增加而增大。最後，我們通過製作有機場效應電晶體(organic field-effect transistors)元件，揭示PC20-FT薄膜具有優異的電荷遷移率(1.24 cm²V⁻¹s⁻¹)，且其異向性比值高達39.5。本研究不僅為半導體高分子元件的設計與性能優化提供創新方法，還為推動高分子電子學的未來發展奠定堅實基礎。