自下而上構建有機薄膜場效應晶體管的研究摘要：隨著信息技術和生物醫(yī)學領域的迅速發(fā)展，對高性能且可靈活應用的新型半導體設備的需求持續(xù)增長。有機薄膜場效應晶體管（OrganicThin-FilmTransistors,OTFTs）因其輕薄、柔性、低成本及良好的生物相容性而成為電子行業(yè)的研究焦點。這些器件在可穿戴設備、柔性電子和生物電子界面等領域展示出巨大的應用潛力。傳統(tǒng)的器件在設計與集成中常常面臨多種挑戰(zhàn)，如相鄰器件間的電氣干擾、尺寸受限導致的性能折損等問題，本研究通過自下而上的策略，并使用雙溶劑噴墨打印方法，精確控制了2,7-二辛基[1]苯并噻吩[3,2-b][1](C8-BTBT)單晶的成膜過程，優(yōu)化了單晶的形成，有效避免了傳統(tǒng)制造過程中相鄰器件間的電氣干擾以及由于材料沉積不均或界面不清晰導致的性能不穩(wěn)定。同時，自下而上的策略促進了器件的微型化和高度集成，這不僅增強了器件的性能，也提高了其在復雜電路中的適應能力。本研究顯示，優(yōu)化后的OTFTs具有顯著的性能指標，其中遷移率達到0.44cm2/Vs，亞閾值擺幅為189mV/dec。器件的閾值電壓為-0.12V，開關比高達108，表明通過精細的材料沉積和界面優(yōu)化，可以顯著提升OTFTs的整體性能。本研究的成果為OTFTs的進一步研究和優(yōu)化提供了有價值的數(shù)據(jù)，并為電子行業(yè)在高度集成化和智能化方面的進步提供了實用的參考。這些技術進展有望幫助OTFTs在未來電子市場中實現(xiàn)更廣泛的商業(yè)應用和生產(chǎn)規(guī)?；?，拓展其在多個領域的實際應用。關鍵詞：有機場薄膜效應晶體管；2,7-二辛基[1]苯并噻吩[3,2-b][1]；噴墨打印；自下而上；微型化與高集成度ResearchonBottom-UpConstructionofOrganicThin-FilmField-EffectTransistorsAbstractWiththerapidadvancementinthefieldsofinformationtechnologyandbiomedicalscience,thereisapersistentdemandforhigh-performancesemiconductordevicesthatcanbeflexiblyapplied.OrganicThin-FilmTransistors(OTFTs)haveemergedasafocalpointofresearchwithintheelectronicsindustryduetotheirlightweight,flexibility,lowcost,andexcellentbiocompatibility.Thesedevicesdemonstratesubstantialpotentialforapplicationsinwearabledevices,flexibleelectronics,andbioelectronicinterfaces.Traditionaldevicesoftenfacemultiplechallengesindesignandintegration,suchaselectricalinterferencebetweenadjacentdevicesandperformancelossesduetosizelimitations.Thisstudyemploysabottom-upapproach,usingadual-solventinkjetprintingmethodtopreciselycontroltheformationofC8-BTBTsinglecrystals,optimizingcrystalformationandeffectivelypreventingtheelectricalinterferenceandinstabilitycausedbyunevenmaterialdepositionorunclearinterfacesfoundintraditionalmanufacturingprocesses.Additionally,thebottom-upapproachenhancesdeviceminiaturizationandhighintegration,notonlyimprovingdeviceperformancebutalsoenhancingtheiradaptabilityincomplexcircuits.ThestudyrevealsthattheoptimizedOTFTsdisplaysignificantperformancemetrics,withamobilityof0.44cm2/Vs,asubthresholdswingof189mV/dec,athresholdvoltageof-0.12V,andanon-offratioreaching108.TheseresultsdemonstratethatmeticulousmaterialdepositionandinterfaceoptimizationcansignificantlyenhancetheoverallperformanceofOTFTs.ThefindingsprovidevaluabledataforfurtherresearchandoptimizationofOTFTsandofferpracticalinsightsforprogressintheelectronicsindustrytowardshighintegrationandsmartcapabilities.ThesetechnologicaladvancementsareexpectedtoaidOTFTsinachievingbroadercommercialapplicationandscale-upproductioninthefutureelectronicmarket,expandingtheirpracticalapplicationacrossvariousfields.Keywords:OrganicThin-FilmTransistors(OTFTs);C8-BTBTSingleCrystals;InkjetPrinting;Bottom-UpApproach;MiniaturizationandHighIntegration目錄TOC\o"1-4"\u第1章緒論 11.1有機場薄膜場效應晶體管概述 21.1.1有機薄膜場效應晶體管的基本結構 21.1.2有機薄膜場效應晶體管的工作原理 31.2有機場效應晶體管中有機半導體薄膜沉積方法 41.2.1旋涂法 41.2.2提拉法 41.2.3刮涂法 51.2.4噴墨打印法 61.2.5氣相沉積法 81.3有機場效應晶體管中電極沉積方法 91.4有機場效應晶體管中聚合物絕緣層的沉積方法 91.5課題研究的思路與主要內(nèi)容 10第2章實驗部分 122.1實驗材料與設備 122.2基底清洗與準備 122.3圖案化親疏水區(qū)的制備 132.3.1CYTOP疏水層的制備 132.3.2FTS親疏水區(qū)的制備 132.4柵極與源漏電極的制備 142.5聚合物絕緣層PVP的制備 152.6有機半導體薄膜C8-BTBT的制備 152.7表征方法 16第3章表征結果與討論 183.1有機半導體薄膜C8-BTBT的表征與分析 183.1.1_C8-BTBT單晶生長參數(shù)的探究 193.1.2材料表征 193.2基于C8-BTBT單晶薄膜場效應晶體管的電學性能表征 22第4章總結與展望 23參考文獻 23第1章緒論有機場效應晶體管概述場效應晶體管（FETs）作為微電子領域的基石，通過調(diào)制柵極電場來操控溝道區(qū)域的載流子濃度，實現(xiàn)電流的精確調(diào)控，其在模擬信號放大與數(shù)字邏輯切換中扮演著核心角色。自20世紀中葉FETs問世以來，它們便在半導體器件技術及集成電路設計中占據(jù)了不可替代的地位，對于現(xiàn)代信息技術的革新具有深遠的影響。在有機場效應晶體管（OFETs）的演進歷程中，Tsumura,A.團隊于1996年采用有機聚噻吩材料作為半導體溝道層，實現(xiàn)了其電學特性的突破性展示，這標志著有機半導體材料在FETs應用中的首次成功探索[1]。隨后，AssadiA.等人在1988年通過溶液加工技術制備了聚噻吩薄膜，為OFETs的溝道層制造開辟了一條成本效益顯著且工藝簡便的新途徑[2]。技術革新推動了有機半導體材料的快速發(fā)展，基于有機小分子的OFETs在遷移率等性能參數(shù)上實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，其載流子遷移率不僅超越了非晶硅，更在部分研究中達到了與多晶硅相仿水平。OFETs以其獨特的柔韌性、成本效益和集成潛力，被視為未來有機電子設備的關鍵組件，適用于智能電子標簽、低成本傳感器、先進顯示技術等廣泛應用[3]。在理論研究層面，OFETs是研究有機單晶半導體電荷傳輸特性、推動有機電子學基礎理論發(fā)展的重要平臺。研究者致力于通過材料設計[5]、器件結構優(yōu)[4]化和界面工程等策略，顯著提升OFETs的載流子遷移率、優(yōu)化亞閾值擺動，并增強器件的長期穩(wěn)定性，這些研究對于深化對有機半導體物理特性的理解及推動器件的商業(yè)化應用均具有重要意義。此外，OFETs的創(chuàng)新性研究推動了其功能化發(fā)展，賦予了OFETs如光探測、化學傳感等多樣化功能，擴展了其在光學檢測、光電信息處理、激光技術及醫(yī)療診斷等領域的應用潛力。相較于傳統(tǒng)的多晶或非晶有機半導體材料，基于有機單晶的OFETs因其分子的長程有序性，為電荷載流子提供了高效的傳輸通道，這對于揭示材料的本征傳輸特性和建立傳輸理論模型具有顯著優(yōu)勢。同時，單晶材料的無缺陷特性在提升晶體管性能方面展現(xiàn)出巨大潛力[6]。然而，OFETs的性能受到半導體材料內(nèi)在特性、器件結構設計、界面缺陷態(tài)密度、電荷注入效率及環(huán)境因素的共同影響[7-8]。因此，深入理解OFETs的工作機制，以及全面掌握影響器件性能的多種因素，對于OFETs提高性能、集成度以及功能化具有重要作用。隨著對這些因素的深入研究和精確控制，OFETs在高性能電子器件領域中的應用前景將更加廣闊。1.1.1有機薄膜場效應晶體管的基本結構有機薄膜場效應晶體管（OFET）是一種關鍵的電子器件，由柵極、源漏電極、絕緣層、和有機半導體層四個主要組件構成。如圖1-1所示，根據(jù)柵極相對于半導體層的位置，OFETs可以被分類為四種基本結構：底柵頂接觸、底柵底接觸、頂柵頂接觸和頂柵底接觸。圖1-1有機薄膜場效應晶體管的四種基本結構其中源漏電極和柵極通常需要具備良好的導電性和化學穩(wěn)定性。常用的電極材料包括金屬薄膜，如金（Au）、銀（Ag）和鋁（Al）等，它們通過物理氣相沉積（PVD）或化學氣相沉積（CVD）技術沉積在絕緣層上。此外，導電聚合物如PEDOT:PSS也因其良好的導電性和可印刷性，適用于大面積和低成本的制造工藝。碳基材料如石墨烯和碳納米管（CNTs）因其出色的導電性和機械強度，適用于柔性和可拉伸的電子設備。絕緣層是OFET中至關重要的部分，它決定了器件的電容和開關速度。常用的絕緣層材料包括聚合物絕緣材料，如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚(α-甲基苯乙烯)（PαMS）等，這些聚合物材料具有較低的介電常數(shù)，適合于制造低功耗的OFET。無機絕緣材料如二氧化硅（SiO2）具有高的介電常數(shù)，但通常用于剛性基底上。低介電常數(shù)材料如某些特定的有機聚合物，通過特定的技術沉積，可以形成超薄、無針孔的絕緣層，有助于實現(xiàn)低功耗操作。半導體層是OFET中最關鍵的功能層，決定了器件的電子性能。常用的半導體材料包括小分子半導體，如五苯基并五硫雜環(huán)戊烯（C10-DNTT）、2,7-二辛基{1}苯并噻吩[3,2-b]{1}苯并噻吩(C8-BTBT)、芘（Rubrene）和2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷（F4-TCNQ）等，這些小分子材料具有高電荷遷移率和良好的結晶性。聚合物半導體如聚(3-己基噻吩吩)（P3HT）和聚(2,5-雙(3-烷基噻吩-2-基)噻吩并[3,2-b]噻吩)（pBTTT），它們因其較高的電荷載流子遷移率和良好的加工性能而被廣泛研究。有機單晶材料具有極高的電荷遷移率，是研究OFET基本物理特性的理想選擇。1.1.2有機薄膜場效應晶體管的工作原理本研究為了簡化制造工藝，選擇了底柵頂接觸型的器件結構。在底柵底接觸OFET中，柵極被置于絕緣基底的上方，上方依次覆蓋有柵介電層、源漏電極對，最后在頂端沉積有機半導體單晶薄膜。器件的工作原理是：電流從源極出發(fā)，經(jīng)過柵極電壓調(diào)控的導電通道，流向漏極。柵極電壓的極性與大小決定了在有機半導體表面形成的電荷載流子的類型（空穴或電子）及其濃度，從而精確控制從源極流向漏極的電流。同時，漏極電壓影響著電流的幅度和流向。當柵極電壓達到一定閾值時，源漏之間形成導電通道，允許電流流動；當柵極電壓為零或負值時，導電通道關閉，電流被阻斷。這種結構的OFET因其結構簡單和制造成本較低而被廣泛研究和應用。有機場效應晶體管中有機半導體薄膜沉積方法有機半導體薄膜的制備技術對于有機場效應晶體管（OFET）的性能至關重要。開發(fā)了多種薄膜沉積技術，用于有機半導體材料成膜，包括旋涂、提拉、刮刀涂層、噴墨打印以及氣相沉積等，每種方法都有其獨特的優(yōu)勢和應用場景。1.2.1旋涂法旋涂法作為一種廣泛使用的有機半導體薄膜沉積技術，因其操作簡便、成本低廉以及能夠產(chǎn)生相對均勻的薄膜而受到青睞。旋涂技術涉及將半導體溶液滴涂在旋轉(zhuǎn)的基底上，通過離心力將溶液均勻分布并形成薄膜。旋涂過程通常包括兩個階段：溶劑的初始鋪展和隨后的薄膜形成。溶劑的蒸發(fā)速率對薄膜的最終質(zhì)量和厚度有顯著影響。在OFET的研究中，旋涂法被用于制備多種有機半導體薄膜，如基于P3HT、C8-BTBT和DNTT等材料的器件。研究表明，通過優(yōu)化旋涂參數(shù)，可以獲得具有高遷移率和低陷阱態(tài)密度的半導體薄膜，從而提高OFET的性能。近年來，隨著有機電子技術的快速發(fā)展，旋涂法在OFET領域中的應用不斷拓展，其技術細節(jié)和優(yōu)化策略也取得了顯著進步。[9,10,11]。1.2.2提拉法提拉法是通過步進電機精確控制基底的單向移動，進而調(diào)節(jié)晶體生長的速度。通過調(diào)整移動速度，可以精確控制晶體的生長過程，從而獲得所需的晶體特性。此外，研究人員還采用了與傳統(tǒng)提拉法相似的方法，在較為溫和的條件下，通過緩慢提拉基底來促進晶體的形成。研究者也采用了類似于傳統(tǒng)提拉法的技術，在溫和的條件下緩慢拉動基底以形成晶體。通過在溶液中垂直懸掛一個基底，并非常緩慢地將其從溶液中拉出，可以在基底表面形成有機小分子晶體。這一過程的成功關鍵在于對環(huán)境溫度、濕度以及溶劑蒸發(fā)速度的精確控制。此外，使用預先生長的有機小分子晶體作為種子，放置在基底上，可以引導新晶體的有序生長，進一步優(yōu)化晶體的質(zhì)量和形態(tài)。自2008年Liu等人開創(chuàng)性地將提拉技術應用于有機小分子半導體晶態(tài)薄膜的制備[12]。這項技術通過步進電機精確控制晶體的生長方向和速率，通過調(diào)節(jié)提拉速度，精細調(diào)控晶體的結晶過程。這種方法不僅簡化了生長流程，而且通過精確控制生長條件，顯著提高了薄膜的晶體質(zhì)量和電子器件的性能。如圖1-2所示，通過提拉法,Tong等人實現(xiàn)微米帶的DBA單晶的均勻薄膜的制備，展現(xiàn)出制備大面積和高性能有機半導體薄膜方面的優(yōu)勢[13]。Jang教授的團隊進一步在提拉設備中集成了程序化控制系統(tǒng)，優(yōu)化了圖案化晶態(tài)薄膜的生長工藝[14]。通過程序化控制，可以在更精細的層面上調(diào)節(jié)提拉速度和方向，實現(xiàn)具有特定圖案和尺寸的高質(zhì)量晶態(tài)薄膜的精確生長。盡管這些方法能夠在較低溫度下生長高質(zhì)量的有機單晶薄膜，但需要精細控制生長環(huán)境的要求也可能導致設備和操作成本的增加。圖1-2（a）提拉法示意圖（b）提拉后基底實物圖（c）DBA單晶帶的AFM圖1.2.3刮涂法作為生產(chǎn)有機半導體晶態(tài)薄膜的重要技術之一，刮涂法以其操作的便捷性、成本效益和可控性優(yōu)勢，受到了科研人員的廣泛歡迎。該技術是通過控制溶液在基底上的移動速度和溶劑的揮發(fā)，實現(xiàn)單晶薄膜的生長[15-18]。如圖1-3所示，Diao等人提出通過改進彎刀的結構，引入微小柱體，提升單晶薄膜的刮涂質(zhì)量[15]。此外，Kim等人通過三維寫入導電聚合物納米線陣列展示了刮涂技術在微納尺度圖案化方面的潛力，這一研究表明刮涂不僅適用于宏觀薄膜的制備，也能實現(xiàn)更精細的結構控制[16]。在2018年的一項研究中，Gu等人通過男性引導沉積半導體聚合物的方法進一步驗證了通過調(diào)控刮涂法中的液面形態(tài)和揮發(fā)動力學，可以極大地優(yōu)化有機半導體的沉積過程[17]。此外，Mohammadi等人的研究通過動態(tài)模板引導的多尺度組裝技術，為大面積高度對齊的共軛聚合物薄膜涂層提供了一種有效的方法，這些薄膜顯示出優(yōu)異的電子性能[18]。圖1-3（a）陣列化微柱刮刀刮涂示意圖；（b）陣列化微柱刮刀的SEM圖；（c）微柱流體模擬圖刮涂法中，控制形核與晶體生長的關鍵因素包括溶液的濃度、刮涂速度、溶劑的揮發(fā)速率以及基底的表面性質(zhì)。研究人員已發(fā)展出多種模型和方法來預測和控制這些參數(shù)，以確保薄膜的均勻性和晶體質(zhì)量。例如，一系列研究已采用動態(tài)模板引導技術和彎液面誘導聚合方法，不僅增強了刮涂法的可控性，還提高了最終薄膜的功能性。1.2.4噴墨打印在有機薄膜場效應晶體管（OTFTs）的研究和發(fā)展中，噴墨打印技術已成為一種革命性的工藝，它利用微液滴精確控制技術將含有有機半導體材料的溶液精確地布局到基板上。這種方法的精度極高，無需使用掩?；蛑苯咏佑|基板，從而大幅減少材料浪費并降低生產(chǎn)成本。噴墨打印技術通過精細調(diào)控溶液的濃度、使用的溶劑類型以及環(huán)境溫度等關鍵參數(shù)，實現(xiàn)了溶液在基板上的精確擴散和固化過程。這種精確的控制優(yōu)化了有機分子在基板上的結晶過程，促進了高質(zhì)量單晶的形成。這一技術的高分辨率輸出能力特別適合生產(chǎn)大面積和復雜圖案的高性能電子器件，為有機半導體單晶的圖案化提供了有效手段。噴墨打印技術在有機半導體晶態(tài)薄膜的制備中已成為一項重要技術，因其能實現(xiàn)高吞吐量、低成本且環(huán)境友好的大面積電子系統(tǒng)生產(chǎn)。如圖1-3所示，研究者使用引入不良溶劑與噴墨打印技術，開發(fā)出了高質(zhì)量的有機單晶薄膜，該成果不僅提高了器件的電子遷移率，還展示了噴墨打印在有機半導體制造中的潛力[19]。研究如Nam等人的工作展示了通過程序化浸涂過程直接打印可溶性蒽晶條的方法，這種技術展現(xiàn)了在有機場效應晶體管中應用的潛力[20]。這種技術的實施不僅展示了精確控制有機半導體圖案化的能力，還證明了其在精細控制有機場效應晶體管制造中的實用性和有效性。同時，Kumagai等人探索了二維單晶有機半導體的可擴展打印技術，這標志著向高端設備應用的轉(zhuǎn)變[21]。他們的研究強調(diào)了噴墨打印技術在實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)中的可行性與效率，進一步擴展了這項技術的應用范圍。Tang等人在其研究中提供了關于噴墨打印技術在有機場效應晶體管中應用的最新進展。他們的工作不僅突出了這種技術的靈活性和高分辨率輸出能力，而且強調(diào)了其在制造大面積及復雜圖案的高性能電子器件中的關鍵作用[22]。圖1-4基于不良溶劑揮發(fā)誘導的噴墨打印裝置示意圖噴墨打印技術的進一步優(yōu)化和發(fā)展還包括對打印參數(shù)的精細調(diào)節(jié)，如噴頭的移動速度、噴射頻率和液滴體積。這些參數(shù)的優(yōu)化使得技術應用更加靈活，能夠適應不同的材料和基底要求，從而擴展了其在有機電子領域中的應用范圍。例如，通過調(diào)整液滴的重疊程度和干燥時間，可以進一步控制薄膜的微觀結構和厚度，這對于改善器件的性能至關重要。在實際應用中，噴墨打印技術已經(jīng)被用來制造各種有機電子器件，包括有機場效應晶體管、有機光伏和有機發(fā)光二極管等。這些設備因采用了噴墨打印技術，在性能上顯示出顯著優(yōu)勢，如更高的遷移率和更好的電子整合性。更進一步地，噴墨打印技術的發(fā)展使得可穿戴電子和柔性電子設備的商業(yè)化前景越發(fā)廣闊，為這些領域帶來了革命性的制造解決方案。1.2.5氣相沉積法當使用物理氣相傳輸或化學氣相沉積技術來制造二維有機半導體單晶薄膜時，基底表面的未飽和鍵常常促進了多處成核，增加了分子缺陷的可能性，并降低了電子的傳輸效率，結果導致了電子器件性能的降低。盡管理論上指出，限制晶體生長至單分子層的精度能夠顯著增強電荷的遷移率，但實際上，基底的不平整性增加了制造平滑且連續(xù)的高質(zhì)量有機晶體薄膜的難度。在He等人的研究中，通過PVT技術實現(xiàn)了在氮化硼基底上生長單層2,7-二辛基[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩（C8-BTBT）分子的OTFT通道并實現(xiàn)單層通道與金屬電極之間的直接、無干擾接觸[23]。這些單層OTFTs展現(xiàn)出了超過30cm2V-1s-1的本征空穴遷移率，以及低至100Ω·cm的接觸電阻。Zhang等人的工作則通過PVT技術在六方氮化硼上實現(xiàn)了高度有序的單晶單層至四層五苯基晶態(tài)薄膜[24]。Zhang等人的另一項研究展示了通過兩步PVT過程實現(xiàn)二維層狀有機半導體的垂直和側(cè)向范德瓦爾斯異質(zhì)結的制備，推動了范德瓦爾斯異質(zhì)結的概念擴展到分子材料，還為其他層狀有機半導體（OSCs）的新型設備功能開辟了新的應用路徑[25]。在有機半導體材料的工業(yè)化進程中，制備高質(zhì)量的有機單晶薄膜對于提升器件性能至關重要。薄膜的結晶質(zhì)量直接影響其電荷傳輸能力，從而決定了器件的效率。因此，眾多科研工作者正努力開發(fā)具有優(yōu)異結晶性和低缺陷的薄膜材料。相較于多晶或非晶薄膜，有機單晶薄膜因其更少的缺陷和更高的結晶度，展現(xiàn)出更優(yōu)的器件性能。隨著可穿戴智能設備的發(fā)展，對柔性器件的需求日益增長，有機材料因其良好的柔韌性而備受關注。這為有機半導體材料的應用提供了廣闊的舞臺，同時也帶來了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的有機場效應晶體管（OFET）已經(jīng)實現(xiàn)了高達40cm2V-1s-1的遷移率，與無定型硅相媲美。它們不僅具有制備過程簡單、操作方便、成本低廉等優(yōu)勢，而且具有實際工業(yè)應用的潛力。有機場效應晶體管中電極沉積方法在有機場效應晶體管（OFETs）的發(fā)展歷程中，電極的制備技術始也是研究的核心之一。傳統(tǒng)上，透明電極如氧化銦錫（ITO）主要通過真空沉積技術制備，這種方法雖然能夠制造出高導電性的薄膜，但成本較高，且難以適應大面積或柔性基底的應用需求。近期，研究人員對光刻蒸鍍法進行改良，制備出Au的同形電路[27]。此外，光刻技術雖然在小尺寸和精確圖案化的電極制備方面表現(xiàn)出色，但同樣面臨成本和材料的限制。為了克服這些限制，科研人員開發(fā)了多種新興的電極制備技術。印刷和涂層技術，如刮刀涂層和狹縫涂布，因其在大面積和均勻薄膜制備方面的優(yōu)勢，以及適合快速生產(chǎn)的特點，受到了廣泛關注。如圖1-5（b）噴墨打印技術則以其數(shù)字控制和按需打印的能力，提供了低成本和設計靈活性，為電極制備帶來了新的可能性[26]。在電極材料的選擇上，金屬納米結構，包括金屬納米粒子和金屬納米線（如AgNWs），因其在彈性體基質(zhì)中分散后能夠?qū)崿F(xiàn)可拉伸電極的特性而受到青睞。導電聚合物，尤其是PEDOT:PSS，通過化學或結構改性，提高了其在拉伸應變下的穩(wěn)定性，對于改良或提高OFETs的性能也很重要。此外，碳基材料，如碳納米管和石墨烯，憑借其出色的電導率和機械性能，也在高性能電極的制備中發(fā)揮著重要作用[27]。圖1-5(a)基于噴墨打印制備的銀電路（b）基于銀納米顆粒墨水打印制備的電極（c）蒸鍍法制備電極（d）基于光刻蒸鍍的同形電路有機場效應晶體管中聚合物絕緣層的沉積方法在薄膜場效應晶體管（TFTs）的研究與發(fā)展中，絕緣層的作用和加工技術是關鍵因素，它們直接影響到器件的性能和應用前景。絕緣層不僅提供必要的電氣隔離，還顯著影響著TFTs的開關行為、閾值電壓和長期穩(wěn)定性。絕緣層的質(zhì)量，包括厚度、介電常數(shù)（k值）、表面粗糙度和化學穩(wěn)定性，對TFTs的性能至關重要。選擇合適的絕緣材料對于實現(xiàn)高性能TFTs至關重要。盡管傳統(tǒng)的無機材料如二氧化硅具有高k值和優(yōu)異的介電性能，但它們的加工通常需要高溫，這可能不適用于柔性或塑料基底。因此，研究者們開發(fā)了多種有機和聚合物絕緣材料，這些材料可以在較低溫度下通過溶液加工技術制備，并且具有良好的機械柔韌性[28,29]。例如，聚酰亞胺（PI）、聚乙烯醇（PVA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等，都是目前研究的熱點材料。絕緣層的加工技術同樣重要，它決定了絕緣層的均勻性和膜質(zhì)。常見的加工技術包括旋涂、噴涂、刷涂、印刷和化學氣相沉積（CVD）。旋涂技術能夠制備均勻的薄膜，適合于小面積基底；噴涂和刷涂技術則適合于大面積和復雜形狀的基底；印刷技術可以實現(xiàn)圖案化絕緣層，有助于精確控制器件的通道長度；而CVD技術則能夠制備高質(zhì)量的絕緣層，盡管其成本較高。Wang等人利用CVD技術在制備用于柔性電子設備的超薄絕緣層[29]。每種加工技術都有其特定的應用場景和優(yōu)勢，選擇合適的加工技術需要考慮到器件的設計要求和生產(chǎn)的成本效益。未來的研究將繼續(xù)探索具有更高介電性能、更好機械柔韌性和更低加工溫度的絕緣材料，以及更高效、更均勻的絕緣層加工技術。這些研究將為OTFTs的發(fā)展提供更多可能性，推動其在可穿戴電子、柔性顯示和其他高科技領域的應用。圖1-6使用CVD引入聚合基合成聚合物的示意圖課題研究的思路與主要內(nèi)容本課題自下而上構建有機薄膜場效應晶體管的研究，使用噴墨打印構筑電極與絕緣層、以及有機半導體層，實現(xiàn)自下而上構筑有機薄膜場效應晶體管。為應對高性能、高穩(wěn)定性及高集成度有機薄膜場效應晶體管（OTFTs）的制造挑戰(zhàn)，本研究引入了雙溶劑并結合拓撲結構實現(xiàn)C8-BTBT單晶的精確噴墨打印。通過調(diào)控雙溶劑比例與C8-BTBT的濃度，本技術優(yōu)化了晶體的形成，促進OTFTs的性能進一步提升。通過精確控制各層材料的沉積，優(yōu)化了界面質(zhì)量，確保了每個晶體管的物理和電氣獨立性，有效消除了傳統(tǒng)OTFTs中相鄰器件間的相互干擾。這種技術的應用顯著提高了器件的集成度和性能一致性，并使得器件尺寸更小，進一步推動了電子產(chǎn)品向微型化和高功能化的發(fā)展。此外，本研究所開發(fā)的低壓操作OTFTs顯示出了在高能效和環(huán)保電子產(chǎn)品方面的應用潛力，為其商業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)鋪平了道路，預示著在未來電子市場中的廣泛應用前景。第一章介紹了有機薄膜場效應晶體管的基本結構和工作原理，詳細討論了不同的有機半導體薄膜沉積方法。第二章描述了實驗的具體步驟和使用的材料設備。第三章展示了通過各種表征技術獲得的數(shù)據(jù)和分析結果。這包括對C8-BTBT單晶的生長參數(shù)、材料特性和基于這些單晶薄膜的OTFTs的電學性能的詳細分析。第四章對全文進行了總結，并對未來提出了展望。第2章實驗部分2.1實驗材料與設備在本研究中，我們采用了一系列精選材料和化學品來構建和優(yōu)化有機薄膜場效應晶體管（OTFTs）。主要使用的半導體材料是2,7-二辛基{1}苯并噻吩[3,2-b]{1}苯并噻吩如圖2-1，簡稱C8-BTBT，這是一種性能優(yōu)異的p型有機半導體，由LuminescenceTechnologyCorp提供。作為介電材料，我們選用了Sigma-Aldrich提供的聚苯乙烯（PS）。為了優(yōu)化OTFTs的印刷過程和器件性能，我們還使用了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作為表面處理劑，以及丙二醇單甲醚醋酸酯（PGMEA）作為溶劑，兩者均由Sigma-Aldrich提供。此外，還使用了正十二烷和氯苯調(diào)節(jié)印刷溶液的揮發(fā)速度和流動性，由Sigma-Aldrich和Aladdin分別提供，銀墨水由KunshanHi-senseElectronicsCo.LTD提供。使用CYTOP（非晶氟樹脂）用于疏水層構建，由美浜國際貿(mào)易有限公司提供。圖2-1C8-BTBT化學分子式實驗操作中，關鍵儀器包括超聲波清洗器、普發(fā)托普公司的等離子體去膠機、德國SUS公司的旋涂設備、方昇技術有限公司的真空熱蒸發(fā)設備、sonoplot噴墨打印機、MJB4型光刻系統(tǒng)以及Keithley公司的4200-SCS型半導體參數(shù)分析儀。2.2基底清洗與準備本研究使用的是電阻率不超過0.005Ωcm、表面覆蓋300nm氧化層的n型重摻雜硅片作為實驗基底。實驗初步，將硅晶圓切割成2.5×2.5cm2的小片。接著，分別使用乙醇、超純水和丙酮對基底進行連續(xù)15分鐘的超聲波清洗，并利用氮氣槍吹掃干凈基底表面，以去除任何殘留的雜質(zhì)和溶劑。最終，為了提高基底的表面浸潤性，使用氧等離子體去膠機，在300W的功率設置下對基底進行25分鐘的處理。2.3圖案化親疏水區(qū)的制備2.3.1CYTOP疏水區(qū)的制備在制備CYTOP疏液層的過程中，首先配置CYTOP溶液。這一步驟涉及將CYTOP主體溶液與前驅(qū)體溶劑按1:2的體積比例混合，目的在于制備圖案化潤濕模板所用的疏液層。為確保溶液混合均勻，需在攪拌器上進行至少24小時的攪拌。在進行旋涂CYTOP之前，首先通過光刻技術在固體基底上形成預定的液滴圖案。使用用的基底材料包括SiO2或PVP。接著，使用旋涂法將CYTOP溶液均勻涂覆在基底上。旋涂的參數(shù)設定為2000rpm轉(zhuǎn)速，持續(xù)30秒，確保CYTOP材料均勻分布于整個基底表面。旋涂完成后，基底需置于150°C環(huán)境中加熱10分鐘。此步驟旨在固化CYTOP材料，增強其疏水性質(zhì)，從而形成超疏水表面。最后，為去除光刻膠，將涂覆好的基底放入丙酮中進行超聲處理5秒，直到光刻膠層脫落，停止超聲處理即可完成整個CYTOP疏液層的制備。2.3.2FTS親疏水區(qū)的制備在黃光環(huán)境下，首先將SiO2基底進行旋涂，使用的是正光刻膠作為旋涂試劑。旋涂過程分為兩個階段：初始階段為500rpm持續(xù)8秒，隨后加速至3500rpm持續(xù)30秒。這一步驟是為了在基底上形成一層均勻的光刻膠薄膜。接下來，將旋涂后的基底放置在105℃的環(huán)境下烘烤5分鐘，以實現(xiàn)光刻膠的固化。固化后，利用光刻機的軟接觸模式對基底進行曝光處理，曝光功率設定為350W，持續(xù)時間為2秒，以轉(zhuǎn)移所需的圖案。曝光后，進行顯影處理10秒，從而得到正光刻膠覆蓋的圖案化基底。隨后，取2μL的FTS試劑，在真空烘箱內(nèi)以90℃進行蒸發(fā)處理15分鐘，真空度維持在50Pa，以形成自組裝單層膜。最后，使用丙酮去除FTS處理區(qū)域以外的正光刻膠，最終獲得由SiO2和FTS組成的圖案化潤濕修飾基底，為后續(xù)的電極打印或其他表面修飾步驟打下基礎。2.4柵極與源漏電極的制備柵極與源漏電極的制備是通過圖案化的疏水處理和精確的銀電極噴墨打印來完成的。首先，進行FTS圖案化疏水處理，使用氟化烷基三氯硅烷（FTS）在SiO2或PVP基底上形成自組裝單層。這一過程涉及將FTS溶液直接滴加到通過光刻技術顯影后的基底上，并在90°C和50Pa的條件下加熱15分鐘，以確保FTS能夠蒸發(fā)并均勻地覆蓋在預定區(qū)域，從而實現(xiàn)基底的柵極T型以及源漏電極H型圖案的親水性與非圖案區(qū)的疏水區(qū)。接下來使用噴墨打印技術將銀墨水精確沉積在已處理的基底上，如圖2-4（a）形成柵極與（b）源漏電極。這一過程使用的是噴墨打印機和特定的銀墨水。在噴墨打印之前，必須確保噴頭與基底的距離維持在2μm，噴墨電壓調(diào)整為1.5V，停留時間為200ms。此外，選擇直徑為30μm的噴頭來保證銀墨水的精確噴射。完成圖案后，基底在120°C的條件下退火15分鐘，固化銀墨水來確保電極的良好導電性。如圖2-2（a）（b）所示，打印的銀電極表面平整，導電性能良好。圖2-2（a）基于Ag噴墨打印柵極以及導電性能測試（b）基于Ag噴墨打印源漏電極以及導電性能測試2.5聚合物絕緣層PVP的制備開始時，需要準確地稱量并混合PVP粉末0.34g和交聯(lián)劑0.14g，隨后加入5g的PGMEA（丙二醇單甲醚醋酸酯）作為溶劑?；旌衔镄枰糜跀嚢枧_充分攪拌8h，以確保所有成分均勻融合，形成適合噴墨打印的溶液。制備聚合物絕緣層PVP（聚（4-乙烯基苯酚））涉及幾個關鍵步驟，包括FTS圖案化處理和精確的PVP噴墨打印。首先，使用FTS（氟化烷基三氯硅烷）在硅基底上進行圖案化的疏水處理。這一過程通過光刻技術形成所需的正方形親水區(qū)域及其周圍的疏水區(qū)域，確保了圖案的精確性并為PVP打印提供了必要的基底準備。在圖案化處理完成后，接著進行PVP噴墨打印。如圖2-3（a）使用噴墨打印機精確沉積PVP溶液。PVP的打印過程需要嚴格控制，包括調(diào)節(jié)噴墨頭與基底的距離至3μm，噴墨電壓調(diào)至2.5V，以及設置噴頭直徑為40μm。打印的具體操作步驟中，首先通過SonoGuide軟件導入預設的圖案，調(diào)整打印參數(shù)后，開始精確沉積PVP溶液。為了確保PVP層的良好性能和均勻性，打印完成后進行熱處理，將基底在160℃的條件下退火2小時，以固化PVP材料并增強其絕緣性質(zhì)。退火過程在氮氣氛圍中進行，以防止材料氧化。如圖2-3（a）(c)所示，打印的PVP絕緣層圖像保真度高，絕緣性良好。圖2-3（a）基于PVP噴墨打印絕緣層圖以及(b)導電性能測試(c)電壓電流伏安特性曲線2.6有機半導體薄膜C8-BTBT的制備在圖2-4(f)中展示的制備過程中，繼柵極、絕緣層、源漏電極以及疏水層CYTOP的制備后，通過噴墨打印技術制備有機半導體薄膜C8-BTBT。這一步驟涉及C8-BTBT墨水配制及對打印條件的嚴格控制，來確保半導體層的均勻性和優(yōu)異性能。首先，將C8-BTBT粉末與氯苯和正十二烷按特定比例混合，優(yōu)化墨水的流變性質(zhì)和揮發(fā)速率，適配噴墨打印需求。墨水混合后充分攪拌并靜置，以確保完全溶解并形成均勻溶液。在噴墨打印過程中，設置噴頭與基底的距離為2微米、噴墨電壓為2.5伏，并采用Dispensing模式進行噴墨。過程中持續(xù)監(jiān)控墨水沉積和圖案的形成，必要時進行調(diào)整。C8-BTBT的打印效果受到墨水濃度和溶劑比例等多種因素影響。較低的濃度可能導致晶體較小且分散，而適當?shù)脑黾訚舛扔兄诰w均勻生長并提高尺寸與覆蓋度。氯苯與正十二烷的不同比例同樣顯著影響晶體的形態(tài)和均勻性，實驗中選擇適當調(diào)整參數(shù)來進一步優(yōu)化單晶成膜效果，從而改善器件性能。圖2-4器件自下而上構筑的主要過程2.7表征方法在本研究中，為了對C8-BTBT有機半導體材料的晶體質(zhì)量進行全面的表征，首先采用使用正交偏光顯微鏡（BX51，Olympus）詳細檢查了半導體層的結晶情況和均勻性，直觀地觀察晶體的形貌特征。其次，使用X射線衍射（X-rayDiffraction）對薄膜的晶體結構進行了精細分析，以確定晶體的相對取向。使用透射電子顯微鏡（TEM，F(xiàn)EITecnaiG2F20）與原子力顯微鏡（AFM，Cyphers）對晶體的微觀結構進行了詳細觀察。使用正交偏光顯微鏡（BX51，Olympus）詳細檢查了半導體層的結晶情況和均勻性。對器件的電學性質(zhì)進行表征時，在室溫下使用半導體參數(shù)分析儀（Keithley4200-SCS）進行轉(zhuǎn)移特性曲線（I-V曲線）的測試，提取關鍵電學參數(shù)，如遷移率、閾值電壓和漏電流。此外，為了深入了解器件在不同操作條件下的表現(xiàn)，采用同一分析儀對輸出特性曲線進行測量與分析。第3章表征結果與討論3.1有機半導體薄膜C8-BTBT的表征3.1.1C8-BTBT單晶生長參數(shù)的探究圖3-1.C8-BTBT濃度分別為為（a）1mg/mL、（b）2mg/mL、（c）3mg/mL、（d）4mg/mL時的打印偏光圖如圖3-1所示，在1mg/mL的低濃度條件下，晶體較小且分布較為分散。當濃度為2mg/mL時，晶體的大小和覆蓋度有所提升，這可能意味著適中的溶液濃度有利于晶體較為均勻的生長。濃度為3mg/mL時，晶體尺寸明顯增大，并且晶體間的分布更為緊密，這可能因較高濃度的溶液提供了更多的材料用于晶體的生長，促進了更大晶體的形成。在4mg/mL的溶液濃度下，實驗所得晶體呈現(xiàn)出優(yōu)良的形態(tài)和尺寸，在此濃度條件下，晶體表現(xiàn)出了良好的均勻性和規(guī)整性。圖3-2氯苯與正十二烷濃度分別為（a）9：1、（b）8：2、（c）7：3、（d）6：4、（e）5：5以及（f）純氯苯溶劑的C8-BTBT偏光圖如圖3-2所示，在10%正十二烷的條件下，晶體邊緣呈現(xiàn)不規(guī)則的形態(tài)，溶劑的快速揮發(fā)可能導致了晶體生長過程中的不均勻性。這一現(xiàn)象可能是由于較高的表面張力和快速揮發(fā)速率共同作用的結果，不利于噴墨打印過程中晶體的均勻沉積。隨著正十二烷比例增至20%，晶體的尺寸和形態(tài)出現(xiàn)了略微改善，但仍然存在大量晶界和缺陷。當正十二烷含量提高到30%時，晶體的均勻性和規(guī)整性進一步增強，晶體之間的間距也顯示出更加一致的特征。這說明在此濃度下溶液的條件有利于有序的晶體生長，為制備高性能OFET器件奠定了基礎。40%的正十二烷比例下，表面光滑但邊緣存在晶界。在50%正十二烷條件下，晶體生長形態(tài)不均勻，未能長滿圖案。對比于單一溶劑系統(tǒng)，即純氯苯條件下，晶體顯示出更緊密的分布，但在某些區(qū)域出現(xiàn)了過度飽和和聚集的現(xiàn)象，這可能由于氯苯的高揮發(fā)性和對C8-BTBT溶解度較高造成的影響。3.1.2材料表征圖3-3濃度4mg/mL，氯苯比正十二烷為7：3下轉(zhuǎn)動不同角度的C8偏光圖圖3-3（a）是一系列在不同角度下用偏光顯微鏡觀察到的C8單晶的圖像。圖像顯示隨著晶體旋轉(zhuǎn)，其在偏光下的亮度出現(xiàn)了周期性變化。每個圖像的標簽（0°,20°,45°,等）表示晶體相對于初始位置的旋轉(zhuǎn)角度。周期性的亮度變化表明了晶體的各向異性。如圖3-3（b），顯示了從晶體不同旋轉(zhuǎn)角度測量的光強度，說明晶體在不同偏振光方向下的光學響應。圖中的數(shù)據(jù)點（藍色圓點）代表測量值，而紅色線條是擬合曲線，展示了這些光學響應強度隨角度變化的趨勢。這種四瓣形狀的曲線是光學各向異性材料的典型特征，它表明當晶體旋轉(zhuǎn)時，有兩個互相垂直的方向，在這些方向上，材料展示出最大和最小的光吸收（或透射）。圖3-4噴墨打印制備的C8-BTBT薄膜（a）面內(nèi)XRD;（b）面外XRD圖3-4展示了打印制備的C8-BTBT薄膜面內(nèi)面外XRD衍射數(shù)據(jù)。圖2-8（a）顯示了面內(nèi)XRD圖譜。這里有一個非常尖銳且對稱的峰出現(xiàn)在大約22度（2θ值），它表明晶體沿（020）晶面具有高度的取向性，且樣品具有很高的結晶度。因為單晶結構會導致X射線在特定方向上有很強的衍射。圖2-8（b）顯示了面外XRD圖譜。在2.95°處的尖銳且高強度的衍射峰對應（001）晶面，說明C8-BTBT薄膜此方向上表現(xiàn)出優(yōu)秀的結晶性和取向性。這進一步證明了大部分晶體結構都優(yōu)先沉積在（001）晶面上，打印區(qū)域具有良好的成膜質(zhì)量。圖3-5（a）低放大倍數(shù)透射電子顯微鏡下的C8-BTBT單晶體（b）從隨機選取的三個位置獲取的對應選區(qū)電子衍射圖案。圖3-5(a)顯示了一個C8-BTBT單晶的低放大倍數(shù)TEM圖像，以觀察到材料結構無缺陷且無晶界，其中標記了三個不同的位置處的選區(qū)電子衍射（用紅色圈出的1,2,3號點）。每個選區(qū)電子衍射圖案都顯示了明亮清晰的衍射斑點，這些斑點表明晶體內(nèi)部的有序結構。每個圖案中的黃色和綠色箭頭指向了特定的衍射斑點，代表特定晶面的取向。例如，紅色圈出的斑點標記為（020），表明了晶體在該方向上的取向。圖3-5（b）選區(qū)電子衍射圖案的一致性表明這些位點在微觀晶體結構上基本相同，表明C8-BTBT單晶體的微觀晶體結構基本相同。圖3-6C8-BTBT晶體薄膜的高分辨率原子力顯微鏡圖像及快速傅里葉變換衍射圖樣圖3-6展示了使用高分辨率原子力顯微鏡獲取的C8-BTBT液晶薄膜的表面圖像。每個圖像內(nèi)部的小插圖是對應的快速傅里葉變換（FFT）衍射圖樣，用于展示晶體內(nèi)部的有序性。從高分辨率原子力顯微鏡的圖像中可以看到，C8-BTBT晶胞呈現(xiàn)出“人”字形的排列，表明分子之間有著高度有序的堆積方式。晶胞的排列整齊且清晰，這是高結晶質(zhì)量的直接證據(jù)。相應的快速傅里葉變換衍射圖樣顯示了清晰且整齊的衍射斑點，這進一步驗證了晶體的有序性和結晶質(zhì)量。衍射斑點的有序排列反映了晶體在原子尺度上的周期性和對稱性，高分辨率原子力顯微鏡圖像與快速傅里葉變換衍射圖樣共同證明了C8-BTBT液晶薄膜具有優(yōu)異的結晶性和分子有序排列的結構特征。3.2基于C8-BTBT單晶薄膜場效應晶體管的電學性能表征圖3-7（a）OFET陣列宏觀圖；（b）偏光顯微下的單個晶體管細節(jié)圖；（c）OFET轉(zhuǎn)移特性曲線圖;（d）OFET輸出特性曲線圖3-7（a）展示了薄膜場效應晶體管陣列中各單元的點陣式晶體管布局，這種布局對于優(yōu)化器件的場效應特性至關重要。此外，圖3-7（b）通過偏光顯微鏡圖像揭示了單個晶體管通道區(qū)域的晶體質(zhì)量和微觀結構。電學性能方面，圖3-7（c）記錄了器件的轉(zhuǎn)移特性，顯示了漏極電流隨柵極電壓的變化關系。這一關系不僅展示了器件的開關行為，還使我們能夠估算開關比率，這是評估晶體管開關效率的一個重要指標。圖3-7（d）展示了輸出特性曲線，從中可以觀察到器件在較低漏源電壓下的飽和行為，表面器件低功耗的特點。場效應晶體管的各個性能參數(shù)計算公式如下：亞閾值擺幅SS其中，IDS是源漏電流，場效應遷移率μ=2LW通過對這些曲線的分析計算，得到了基于C8-BTBT有機薄膜場效應晶體管的場效應遷移率為0.44cm2/Vs，亞閾值擺幅為189mV/dec。此外，本研究還測得器件的閾值電壓為-0.12V，以及其開關比率高達108，這些性能表現(xiàn)均符合高性能半導體器件的要求。第4章總結與展望本研究主要探討了高性能、高穩(wěn)定性及高集成度有機薄膜場效應晶體管（OTFTs）的制造技術，特別是通過采用自下而上組裝和精確的噴墨打印方法，實現(xiàn)了C8-BTBT單晶的高精度制造。這種先進的制造方法優(yōu)化了OTFTs的界面質(zhì)量，并通過精確控制各層材料的沉積，顯著提升了器件的電子性能和物理尺寸的一致性。逐層套刻技術允許在非常小的空間內(nèi)構建OTFTs，從而實現(xiàn)了電子器件的微型化和高集成度，這對推動可穿戴設備和靈活電子產(chǎn)品的發(fā)展具有重要意義。實驗中，通過使用雙溶劑噴墨打印，優(yōu)化了晶體的形成過程，有效地提高了載流子的遷移率和OTFTs的整體性能。這種方法不僅改善了晶體的結構，還降低了生產(chǎn)過程中的成本和復雜性。此外，本研究開發(fā)的低壓操作OTFTs在高能效和環(huán)保電子產(chǎn)品方面顯示出巨大的應用潛力，為其商業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)鋪平了道路。隨著OFET技術的進一步發(fā)展和優(yōu)化，預計未來這些技術將在全球市場中占據(jù)重要位置，推動電子產(chǎn)品向更高功能化、環(huán)?；椭悄芑姆较虬l(fā)展。參考文獻TSUMURAA,KOEZUKAH,ANDOT.Macromolecularelectronicdevice:Field-effecttransistorwithapolythiophenethinfilm[J].AppliedPhysicsLetters,1986,49(18):1210-1212.ASSADIA,SVENSSONC,WILLANDERM,etal.Field‐effectmobilityofpoly(3‐hexylthiophene)[J].AppliedPhysicsLetters,1988,53(3):195-197.LIK,OUYANGB,GUOX,etal.Advancesinflexibleorganicfield-effecttransistorsandtheirapplicationsforflexibleelectronics[J].NpjFlexibleElectronics,2022,6(1).LIUJ,QINZ,GAOH,etal.VerticalOrganicField‐Effecttransistors[J].AdvancedFunctionalMaterials,2019,29(17).FRATINIS,NIKOLKAM,SALLEOA,etal.Chargetransportinhigh-mobilityconjugatedpolymersandmolecularsemiconductors[J].NatureMaterials,2020,19(5):491-502.FUX,WANGC,LIR,etal.Organicsinglecrystalsorcrystallinemicro/nanostructures:Preparationandfield-effecttransistorapplications[J].ScienceChina.Chemistry,2010,53(6):1225-1234.GAOX,HUY.Developmentofn-typeorganicsemiconductorsforthinfilmtransistors:aviewpointofmoleculardesign[J].JournalofMaterialsChemistry.C,2014,2(17):3099-3117.PODZOROVV,PUDALOVVM,GERSHENSONME.Field-effecttransistorsonrubrenesinglecrystalswithparylenegateinsulator[J].AppliedPhysicsLetters,2003,82(11):1739-1741.PATERSONAF,TREATND,ZHANGW,etal.SmallMolecule/PolymerBlendOrganicTransistorswithHoleMobilityExceeding13cm2V?1s?1[J].AdvancedMaterials,2016,28(35):7791-7798.XUC,HEP,LIUJ,etal.AgeneralmethodforgrowingTwo‐Dimensionalcrystalsoforganicsemiconductorsby“SolutionEpitaxy”[J].AngewandteChemie,2016,128(33):9671-9675.YUANY,GIRIG,AYZNERAL,etal.Ultra-highmobilitytransparentorganicthinfilmtransistorsgrownbyanoff-centrespin-coatingmethod[J].NatureCommunications,2014,5(1).LIUN,ZHOUY,WANGL,etal.Insitugrowingandpatterningofalignedorganicnanowirearraysviadipcoating[J].Langmuir,2008,25(2):665-671.TONGY,TANGQ,LEMKEHT,etal.Solution-BasedfabricationofSingle-Crystallinearraysoforganicnanowires[J].Langmuir,2009,26(2):1130-1136.NAMS,JEONGYJ,JUNGJ,etal.Directprintingofsolubleacenecrystalstripesbyaprogrammeddip-coatingprocessfororganicfield-effecttransistorapplications[J].JournalofMaterialsChemistry.C,2018,6(4):799-807.DIAOY,TEEBCK,GIRIG,etal.Solutioncoatingoflarge-areaorganicsemiconductorthinfilmswithalignedsingle-crystallinedomains[J].NatureMaterials,2013,12(7):665-671.KIMJT,SEOLSK,PYOJ,etal.Three‐DimensionalwritingofconductingpolymernanowirearraysbyMeniscus‐Guidedpolymerization[J].AdvancedMaterials,2011,23(17):1968-1970.GUX,SHAWL,GUK,etal.T