大面积电子技术通过在基底上集成器件、电路和系统，代表着电子技术领域的新兴前沿，其应用范围涵盖物联网（IoT）、柔性可穿戴电子、平板显示、人机交互等多个领域。大面积电子技术的核心优势在于能够以低成本大规模部署和集成电子元件，显著降低单位面积成本。然而，传统半导体技术依赖高能耗制造工艺和复杂生产步骤，与大规模电子技术的广泛发展需求根本不匹配。因此，开发能够以低单位面积成本制备大面积电子器件的创新制造技术，已成为关键研究目标。印刷技术兼容高通量卷对卷制造，为大面积电子器件提供了极具吸引力的解决方案，兼具电路面积灵活性、定制能力和规模经济性。
在可印刷电子材料中，有机半导体（OSCs）因其可通过印刷形成单晶结构，成为印刷电子领域的理想候选材料，能够实现更优的器件性能和更低功耗。此外，有机半导体固有的机械柔韧性使其制备的电子器件能够更好地适配不规则物体表面。尽管有机印刷电子前景广阔，但其发展受限于显著的制造挑战。核心问题在于缺乏一种能够同时实现优异器件性能和印刷技术融合的新路径。通过印刷技术制备有机薄膜晶体管（OTFTs）需要依次印刷栅电极、介电层、源漏电极和有机半导体层。这一过程极具挑战性，因为电极/介电墨水的印刷及后处理工艺与脆弱的有机半导体材料本质上不兼容。基底表面预存的介电层和电极形成的不均匀异质界面，会导致有机半导体印刷过程中随机成核和无序结晶。因此，全印刷OTFT的器件沟道常存在缺陷和晶界，导致性能不佳，表现为迁移率（μ）低、本征增益（Ai）小、功耗高。
为了解决这一问题，苏州大学张秀娟、揭建胜、邓巍团队提出亲疏液通道限域印刷的新策略，结合印刷工艺设计，首次实现了全印刷、单片集成有机单晶薄膜晶体管阵列的大规模集成制造。全印刷的OTFT器件具有59.4 mV dec-1近乎理想值的亚阈值摆幅（SS），13.8 cm2 V-1 s-1的超高迁移率（μ），本征增益（Ai）超过103数量级。同时在超过30 cm2的大面积上实现2500个OTFT的规模集成并达到99.92%的器件良率。此项工作为有源矩阵集成多传感系统提供了经济可持续的制造方案。该研究以题为“High Scale-Cost-Performance Manufacturing of Organic Single-Crystal Electronics”的论文发表在最新一期的《Advanced Functional Materials》上。
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