有机半导体材料是国内外研究最活跃领域之一，近年来，超快光谱技术、超微结构表征法、物理气相传输法、溶液自组装法等技术进步为有机半导体材料研究提供了手段，使得有机半导体材料激发态结构、光波导、双光子激发荧光等性质研究迅速发展。

根据新思界产业研究中心发布的《2022-2026年中国有机半导体材料行业市场行情监测及未来发展前景研究报告》显示，近年来，得益于技术进步，有机半导体材料发展较为迅速，目前有机半导体材料主要应用在场效应晶体管、电致发光二极管、光伏电池、传感器、调制器、光电探测、消费电子等领域。

在分类上，根据分子大小不同，有机半导体材料可分为聚合物大分子材料和聚合物小分子材料；根据特性不同，有机半导体材料又分为P型、N型以及双极型材料。P型材料又分为并五苯、稠环分子、聚噻吩及其衍生物、苝、红荧烯等，P型材料具有更优良的稳定性及器件性能，目前关于该类型的研究较多；N型材料可分为高聚物、低聚物以及有机小分子三类，目前以小分子材料为主，如C60、金属酞菁化合物等。

近年来，随着电子产品向轻薄化、大面积、柔性化、可折叠、节能环保等方向发展，市场对半导体材料提出了更高要求，有机半导体材料市场关注度随之提升，但目前来看，受技术限制，有机半导体材料仍存在诸多问题有待探究，如量子阱等量子效应问题、能带理论适用性等。

目前已知的有机半导体材料包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁以及部分芳香族化合物等。新思界行业分析人士表示，有机半导体材料在可折叠性能、加工性能、结构修饰等方面优于传统半导体材料，近年来，伴随电子产品向轻薄化、大面积、柔性化发展，有机半导体材料成为半导体材料领域研究重点方向之一。

世界首创有机BJT

有机电子产品的主要优点之一是它们与简单的制造技术兼容，与硅电子产品相比，这些技术可以在相对较低的温度下进行。最重要的是，有机半导体可以提供令人印象深刻的一些材料特性，例如高机械柔韧性、更高的天然丰度和更低的成本。由于这种特性的结合，有机半导体可以印刷到塑料、衣服甚至人体等柔性基板上。

所有这些都导致有机半导体被认为是未来创造柔性电子产品的关键组件。如今，有机 LED (OLED) 显示器是有机半导体最受欢迎的应用，与传统 LED 显示器相比，它提供了更高的图像质量和更薄的设计。

早前，来自德累斯顿工业大学的研究人员宣布他们创造出了世界上第一个高效的 OBJT，从而在该领域引起了轰动。

正如他们在Nature上的论文中所描述的那样，研究人员通过开发基于 n 型和 p 型掺杂红荧烯晶体薄膜的设备来解决 OBJT 面临的制造挑战。

在描述他们的过程时，他们首先通过真空沉积在基板上沉积一层薄薄的无定形红荧烯，然后在氮气氛中对红荧烯进行退火以开始晶体生长。与在炉子上生长的传统晶体相比，这些晶体薄膜是直接在基板表面制成的，这有利于大规模生产。

这项技术的结果非常积极，因为研究人员能够同时进行 n 型和 p 型掺杂，并提供厚度约为 1 µm 和约 3 cm 2 V-1 s-1 的高垂直迁移率的晶体管.

结果是实现了 1.6 GHz 的单位增益频率的 OBJT，标志着第一个达到千兆赫兹频率范围的有机晶体管。

研究人员对他们的结果表示赞赏，称他们的 OBJT 是朝着柔性电子未来的超快速有机晶体管的成功商业化和生产迈出的一大步。看看这项技术将如何随着这一壮举的完成而取得进展将会很有趣。

咖啡化合物也能提高半导体的生产效率

日本先进工业科技 (AIST) 研究所的研究人员表示，使用咖啡化合物可以将半导体元件中的电流增加多达 100 倍。具体而言，根据他们的工作，电极表面的一层薄薄的咖啡酸促进了有机半导体器件中电流的极大改善。

AIST 解释了电流显著改善背后的科学原理。一份研究报告称，咖啡酸在电极上的作用导致元件表面的分子自发排列，从而降低了电流流动的阻力。因此电流增加了 100 倍。科学家们说，这一发现将有助于开发未来的有机半导体器件，例如有机发光二极管 (OLED) 和有机太阳能电池 (OPV)。据称，这一发现对于促进可持续发展特别有价值。由于应用了源自植物的咖啡酸薄层，可以减少或避免使用对环境不友好或不可持续的化学资源。

目前，有机半导体制造商使用对环境质量有问题的材料作为电极修饰层。这一层的一种选择是一种名为 Pedot:PSS 的聚合物，它引起了人们对环境污染的担忧。另一种材料是三氧化钼材料，它使用一种稀有金属元素的氧化物。

AIST 研究人员使用咖啡酸和各种电极材料进行了测试，这些电极材料包括金、银、铜、铁、氧化铟锡 (ITO) 和具有天然氧化层的硅。您可以在图表中看到，咖啡酸处理后电极功函数增加了 0.5 eV。请注意，研究人员表示，咖啡酸薄膜不会溶解在有机半导体薄膜生产中使用的有机溶剂中，因此非常适合此用途。

AIST 的研究人员希望将这种电极修饰/涂层技术应用于上述 OLED 和 OPV 等有机半导体器件，最终目标是使半导体元件和物联网设备完全以可持续的方式制造，并且易于回收利用。

以蘑菇为基板的电子产品

奥地利的物理学家和材料科学家表明，真菌菌丝体皮可用作电子设备的基板。该团队使用薄皮创建了由菌丝体电池、湿度和接近传感器以及蓝牙通信模块组成的自主传感设备。除了为要在其上形成图案的电路提供柔性表面外，这种薄膜还可以生物降解，有助于减少电子垃圾。

人们越来越关注柔性电子产品的开发，例如用于健康监测的自主传感器，其使用寿命仅为数天或数周。根据约翰内斯开普勒大学的物理学家Martin Kaltenbrunner的说法，对于这些类型的电子产品，可生物降解的组件将非常有利。

在研究用于建造隔热的基于蘑菇的材料时，Kaltenbrunner 和他的同事注意到真菌正在产生致密而致密的菌丝体表皮，这是一种真菌丝网。研究人员从真菌中提取菌丝体皮，这种真菌生长在温和温带气候下的死硬木上。为了创建电子电路，他们使用物理气相沉积在皮肤上放置一层薄薄的铜和金。然后通过激光烧蚀从该表面层去除金属，留下导电路径。研究人员将这种创造柔性和可生物降解电子产品的新方法命名为“MycelioTronics”。

该团队在 25°C 下储存来培养菌丝体皮。真菌充分生长后，将隔膜从基材上撕下，小心地将菌丝体皮从隔膜上剥离。然后将湿的菌丝体干燥并压缩以产生最终的薄膜。这些薄膜看起来像纸，科学家们想知道它们是否可以用于柔性电路板。在金属层沉积和激光烧蚀后，研究人员测试了由此产生的菌丝体电路板，发现它们具有高导电性和热稳定性，并且能够在金属膜开始破裂和电阻增加之前承受大约 2000 次弯曲循环，可以折叠几次，阻力只会适度增加。接下来，研究人员创建了一个扁平的 2 cm2菌丝体电池，使用浸泡在高离子传导电解质溶液（氯化铵和氯化锌）中的菌丝体皮作为隔膜，并使用两个菌丝体皮作为外壳。他们声称，这种结构导致电池中很大一部分是可生物降解的。

为了进一步展示他们的概念，该团队创建了一种电子设备，该设备由菌丝体电池、蓝牙数据通信模块和焊接在菌丝体电路板上的阻抗传感器组成。测试表明，该传感器设备能够检测到接近的手指和气候室中的湿度变化。

“真正难以回收的是柔性电路板或印刷电路板，它们太便宜而且太难分离成单独的部分，”Kaltenbrunner 解释道。科学家们一直在考虑用纸代替柔性设备中基于聚合物的电路板，但 Kaltenbrunner 说这是不可持续的。纸张生产过于耗水和耗能。而菌丝体电路板，可以在堆肥堆中分解。在 11 天内，它失去了 93% 的干重，此后它的残留物都与土壤几乎没有区别。

文章来源： 新思界网，EETOP半导体社区，半导体产业纵横