福建物構(gòu)所黃偉國(guó)研究員、方偉慧研究員 Adv. Mater.：在打破聚合物介電常數(shù)和損耗之間的“平衡”關(guān)系取得新進(jìn)展

2023-09-05 來(lái)源：高分子科技

關(guān)鍵詞：聚合物電介質(zhì) 場(chǎng)效應(yīng)晶體管介電常數(shù) 損耗大環(huán)

場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）是CPU、傳感器和顯示器的核心部件，其中，介電層對(duì)調(diào)節(jié)晶體管的整體性能方面具有至關(guān)重要的作用。目前，電介質(zhì)材料仍然存在多種缺點(diǎn)，比如具有強(qiáng)偶極子耦合的鐵電材料或極性聚合物電介質(zhì)中的高極性基團(tuán)在高電場(chǎng)下表現(xiàn)出明顯的極化滯后，導(dǎo)致器件的高損耗。具有高介電常數(shù)的納米顆粒添加劑雖可有效提高聚合物薄膜的電容，但同時(shí)也會(huì)增加漏電損耗并降低介電層的擊穿強(qiáng)度。因此，聚合物介電常數(shù)和損耗之間的內(nèi)在平衡已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了高性能聚合物介電材料的發(fā)展。

聚合物電介質(zhì)設(shè)計(jì)策略的比較

中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所團(tuán)隊(duì)提出了一種新的解決方案，即設(shè)計(jì)一種單分散的圓盤狀Ce-Al-O（Ce@AlM-4）大環(huán)作為聚合物介質(zhì)中的摻雜劑。由于Ce@AlM-4的三價(jià)離子特性，摻雜后的聚合物薄膜相對(duì)介電常數(shù)增大可高達(dá)7倍(k ~ 21 @ 20 Hz)；此外，Ce@AlM-4具有良好的電荷散射和俘獲能力，以及巨大的分子尺寸（~ 2nm），可有效的降低漏電密度和介電損耗，并提高擊穿強(qiáng)度。另外，Ce@AlM-4豐富的外圍苯基以及彼此之間的靜電斥力，使Ce@AlM-4可以很好地分散在聚合物基體中，最大程度的消除了缺陷位點(diǎn)，進(jìn)一步增強(qiáng)擊穿強(qiáng)度�；谏鲜鰞�(yōu)點(diǎn)，摻雜Ce@AlM-4的聚合物介電材料所構(gòu)筑的場(chǎng)效應(yīng)晶體管在保持低泄漏電流水平的同時(shí)，提供近三個(gè)數(shù)量級(jí)的源漏電流增量，從而獲得更高的電荷載流子遷移率(高達(dá)2.45 cm²V^-1s^-1)和開/關(guān)比。這項(xiàng)工作成功地打破了聚合物介電常數(shù)和損耗之間的內(nèi)在平衡，為聚合物復(fù)合介電材料提供了一種獨(dú)特的設(shè)計(jì)思路。該成果以“Breaking the Trade-Off Between Polymer Dielectric Constant and Loss via Aluminum Oxo Macrocycle Dopants for High-Performance Neuromorphic Electronics”為題，近期發(fā)表于Advanced Materials。福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所與福州大學(xué)聯(lián)培碩士研究生陳曉偉、孫逸凡和中科院福建物構(gòu)所博士研究生吳孝嵩為本文共同第一作者。方偉慧研究員和黃偉國(guó)研究員為本文的通訊作者。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202306260

版權(quán)與免責(zé)聲明：中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章�？锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請(qǐng)注明出處。

（責(zé)任編輯：xu）

【大中小】【打印】【關(guān)閉】

相關(guān)新聞

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊

更多>>科教新聞

免费av大片在线看_日本久久东京热午夜_日韩欧美亚洲中文字幕国_大战刚结婚的少妇_亚洲AV成人综合网成人_91九色丨PORNY丨交换_成人动漫网站_欧美在线专区

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技