Nyligen, lösningsbearbetbara organiska halvledare lyfts fram för deras potentiella tillämpning inom tryckt elektronik, blir en användbar teknik för att tillverka flexibel tunnfilm med stor yta till en låg kostnad. Fälteffektmobiliteten hos organiska halvledare med små molekyler är beroende av kristalliniteten, kristallorientering, och kristallstorlek. En mängd olika lösningsbaserade beläggningstekniker, som bläckstråleutskrift, doppbeläggning, och lösningsskjuvning har utvecklats för att kontrollera kristalliniteten och kristallorienteringen, men en metod för att utveckla tekniker för att öka kristallstorleken hos organiska halvledare behövs fortfarande.

För att övervinna detta problem, forskargruppen utvecklade ett mikropelarbaserat lösningsskjuvsystem av oorganisk polymer för att öka kristallstorleken på en organisk halvledare med pelarstorlek. Med denna teknik, kristalliseringsprocessen för organiska halvledare kan kontrolleras exakt, och därför kan organisk halvledarfilm med stor yta med kontrollerad kristallinitet tillverkas.

En mängd olika lösningsbaserade beläggningstekniker kan inte kontrollera vätskeflödet av lösningar på lämpligt sätt, så att lösningsmedlet avdunstar slumpmässigt på substratet, som har svårt att tillverka tunn organisk halvledarfilm med stor kristallstorlek.

Forskargruppen integrerade oorganiska polymermikrostrukturer i lösningsklippbladet för att lösa detta problem. Den oorganiska polymeren kan enkelt mikrostruktureras via konventionella formtekniker, har hög mekanisk hållbarhet, och organisk lösningsmedelsresistens. Med hjälp av det oorganiska polymerbaserade mikrostrukturbladet, forskargruppen kontrollerade storleken på organiska halvledare med små molekyler genom att justera formen och dimensionerna på mikrostrukturen. Mikrostrukturerna i bladet inducerar de skarpa krökningsområdena i menisklinjen som bildades mellan klippbladet och substratet, och därför kan kärnbildning och kristalltillväxt regleras. Därav, forskargruppen tillverkade organisk halvledartunnfilm med stora kristaller, vilket ökar fälteffektrörligheten.

Forskargruppen demonstrerade också en lösningskjuvningsprocess på en böjd yta med hjälp av ett flexibelt oorganiskt polymerbaserat klippblad, vilket utökar användbarheten av lösningsskjuvning.

Professor Park sa, "Vårt nya lösningsskjuvningssystem kan styra kristalliseringsprocessen exakt under lösningsmedelsavdunstning." Han lade till, "Denna teknik lägger till ytterligare en nyckelparameter som kan användas för att justera egenskaperna hos tunna filmer och öppnar upp för en mängd nya applikationer."

Resultatet av detta arbete, med titeln "Oorganisk polymer mikropelarbaserad lösningsskjuvning av tunna tunna filmer av organiska halvledarfilmer med stor yta med pelarstorleksberoende kristallstorlek, " publicerades i juli 2018-numret av Avancerade material .