高分子半导体的简介

一般认为有机化合物和高分子化合物都是不导电的绝缘体。如果改变高分子化合物的化学结构，可以改变它的导电性，制成高分子导体、半导体和超导体。能形成长共轭体系的高分子化合物，有可能成为半导体。例如，聚乙炔[CH=CH]n中—CH=CH—是一个共轭体系，聚乙炔中的许多单体单元如果形成长共轭体系，聚乙炔就成为高分子半导体。能形成高分子半导体的还有聚丙烯腈、聚蒽、聚酞菁和三氮杂茂等。

随着半导体和金属聚合物作为一个跨学科领域的出现，产生了大量相当重要的新概。该领域起源于20世纪70年代对n型和p型掺杂共轭聚合物的研究。导电聚合物的可逆掺杂性使它们的电导值可以从相当于绝缘体到金属的范围内变化。由于导电聚合物具有独特的电化学特性，它已成为科学技术研究中非常活跃的一个领域。

20世纪80年代，大量的有机合成化学家都投入合成具有优良性能的新共轭聚合物的研究当中。随后稳定可控的金属聚合物也得到了发展，这同样具有很重要的意义。经过这些努力，当前的导电聚合物材料往往具备金属和半导体优良的电光性能与聚合物优良的加工性和力学性能的结合。

随着高分子半导体纯度的提高，这些材料已可用于塑性电子器件。在这方面，剑桥大学半导电共轭聚合物电致发光的发现具有十分重要的意义。更普遍的塑性电子器件包括二极管、光二极管、光电池、传感器、发光二极管、激光器、场效晶体管以及全聚合物集成电路。因此，由高分子半导体制造的电子器件和光电器件的出现已成为20世纪90年代的一个热点。

不论科学如何进步，新器件如何涌现，一些专家对高分子半导体能否达到商用器件所要求的纯度和寿命仍持怀疑态度。在半导体物理发展的50年间，共轭聚合物被认为是很不纯且很难表征的材料。因此，最新研制出寿命达10000～20000小时的高 亮度聚合物发射显示器被认为是相当重要的一步。已很清楚，高分子半导体可以满足商用要求制造消费型产品。

半导体材料（semiconductor material）是一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内）、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。

半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。

元素半导体 　在元素周期表的ⅢA族至ⅦA族分布着11种具有半导性的元素，下表的黑框中即这11种元素半导体,其中C表示金刚石。C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态B、Si、Ge、Te具有半导性；Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。P的熔点与沸点太低,Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解，所以它们的实用价值不大。As、Sb、Sn的稳定态是金属，半导体是不稳定的形态。B、C、Te也因制备工艺上的困难和性能方面的局限性而尚未被利用。因此这11种元素半导体中只有Ge、Si、Se 3种元素已得到利用。Ge、Si仍是所有半导体材料中应用最广的两种材料。

据美国物理学家组织网近日报道，一个国际科研团队首次研制出了一种含巨大分子的有机半导体材料，其结构稳定，拥有卓越的电学特性，而且成本低廉，可被用于制造现代电子设备中广泛使用的场效应晶体管。

科学家们表示，最新研究有望让人造皮肤、智能绷带、柔性显示屏、智能挡风玻璃、可穿戴的电子设备和电子墙纸等变成现实。

在目前的消费市场上，电子产品都很昂贵，主要因为电视机、电脑和手机等电子产品都由硅制成，制造成本很高而碳基(塑料)有机电子产品不仅制造方便、成本低廉，而且轻便柔韧可弯曲，代表了“电子设备无处不在”这一未来趋势。

以前的研究表明，碳结构越大，其性能越优异。但科学家们一直未曾研究出有效的方法来制造更大的、稳定的、可溶解的碳结构以进行研究，直到此次祖切斯库团队研制出这种新的用于制造晶体管的有机半导体材料。

有机半导体是一种塑料材料，其拥有的特殊结构让其具有导电性。在现代电子设备中，电路使用晶体管控制不同区域之间的电流。科学家们对新的有机半导体材料进行了研究并探索了其结构与电学属性之间的关系。

---