有機半導體材料是國內外研究最活躍領域之一，近年來，超快光譜技術、超微結構表征法、物理氣相傳輸法、溶液自組裝法等技術進步為有機半導體材料研究提供了手段，使得有機半導體材料激發態結構、光波導、雙光子激發熒光等性質研究迅速發展。

根據新思界產業研究中心發布的《2022-2026年中國有機半導體材料行業市場行情監測及未來發展前景研究報告》顯示，近年來，得益于技術進步，有機半導體材料發展較為迅速，目前有機半導體材料主要應用在場效應晶體管、電致發光二極管、光伏電池、傳感器、調制器、光電探測、消費電子等領域。

在分類上，根據分子大小不同，有機半導體材料可分為聚合物大分子材料和聚合物小分子材料；根據特性不同，有機半導體材料又分為P型、N型以及雙極型材料。P型材料又分為并五苯、稠環分子、聚噻吩及其衍生物、苝、紅熒烯等，P型材料具有更優良的穩定性及器件性能，目前關于該類型的研究較多；N型材料可分為高聚物、低聚物以及有機小分子三類，目前以小分子材料為主，如C60、金屬酞菁化合物等。

近年來，隨著電子產品向輕薄化、大面積、柔性化、可折疊、節能環保等方向發展，市場對半導體材料提出了更高要求，有機半導體材料市場關注度隨之提升，但目前來看，受技術限制，有機半導體材料仍存在諸多問題有待探究，如量子阱等量子效應問題、能帶理論適用性等。

目前已知的有機半導體材料包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁以及部分芳香族化合物等。新思界行業分析人士表示，有機半導體材料在可折疊性能、加工性能、結構修飾等方面優于傳統半導體材料，近年來，伴隨電子產品向輕薄化、大面積、柔性化發展，有機半導體材料成為半導體材料領域研究重點方向之一。


世界首創有機BJT

有機電子產品的主要優點之一是它們與簡單的制造技術兼容，與硅電子產品相比，這些技術可以在相對較低的溫度下進行。最重要的是，有機半導體可以提供令人印象深刻的一些材料特性，例如高機械柔韌性、更高的天然豐度和更低的成本。由于這種特性的結合，有機半導體可以印刷到塑料、衣服甚至人體等柔性基板上。

所有這些都導致有機半導體被認為是未來創造柔性電子產品的關鍵組件。如今，有機 LED (OLED) 顯示器是有機半導體最受歡迎的應用，與傳統 LED 顯示器相比，它提供了更高的圖像質量和更薄的設計。

早前，來自德累斯頓工業大學的研究人員宣布他們創造出了世界上第一個高效的 OBJT，從而在該領域引起了轟動。

正如他們在Nature上的論文中所描述的那樣，研究人員通過開發基于 n 型和 p 型摻雜紅熒烯晶體薄膜的設備來解決 OBJT 面臨的制造挑戰。

在描述他們的過程時，他們首先通過真空沉積在基板上沉積一層薄薄的無定形紅熒烯，然后在氮氣氛中對紅熒烯進行退火以開始晶體生長。與在爐子上生長的傳統晶體相比，這些晶體薄膜是直接在基板表面制成的，這有利于大規模生產。

這項技術的結果非常積極，因為研究人員能夠同時進行 n 型和 p 型摻雜，并提供厚度約為 1 μm 和約 3 cm 2 V-1 s-1 的高垂直遷移率的晶體管.

結果是實現了 1.6 GHz 的單位增益頻率的 OBJT，標志著第一個達到千兆赫茲頻率范圍的有機晶體管。

研究人員對他們的結果表示贊賞，稱他們的 OBJT 是朝著柔性電子未來的超快速有機晶體管的成功商業化和生產邁出的一大步。看看這項技術將如何隨著這一壯舉的完成而取得進展將會很有趣。


咖啡化合物也能提高半導體的生產效率

日本先進工業科技 (AIST) 研究所的研究人員表示，使用咖啡化合物可以將半導體元件中的電流增加多達 100 倍。具體而言，根據他們的工作，電極表面的一層薄薄的咖啡酸促進了有機半導體器件中電流的極大改善。

AIST 解釋了電流顯著改善背后的科學原理。一份研究報告稱，咖啡酸在電極上的作用導致元件表面的分子自發排列，從而降低了電流流動的阻力。因此電流增加了 100 倍。科學家們說，這一發現將有助于開發未來的有機半導體器件，例如有機發光二極管 (OLED) 和有機太陽能電池 (OPV)。據稱，這一發現對于促進可持續發展特別有價值。由于應用了源自植物的咖啡酸薄層，可以減少或避免使用對環境不友好或不可持續的化學資源。

目前，有機半導體制造商使用對環境質量有問題的材料作為電極修飾層。這一層的一種選擇是一種名為 Pedot:PSS 的聚合物，它引起了人們對環境污染的擔憂。另一種材料是三氧化鉬材料，它使用一種稀有金屬元素的氧化物。

AIST 研究人員使用咖啡酸和各種電極材料進行了測試，這些電極材料包括金、銀、銅、鐵、氧化銦錫 (ITO) 和具有天然氧化層的硅。您可以在圖表中看到，咖啡酸處理后電極功函數增加了 0.5 eV。請注意，研究人員表示，咖啡酸薄膜不會溶解在有機半導體薄膜生產中使用的有機溶劑中，因此非常適合此用途。

AIST 的研究人員希望將這種電極修飾/涂層技術應用于上述 OLED 和 OPV 等有機半導體器件，最終目標是使半導體元件和物聯網設備完全以可持續的方式制造，并且易于回收利用。

以蘑菇為基板的電子產品

奧地利的物理學家和材料科學家表明，真菌菌絲體皮可用作電子設備的基板。該團隊使用薄皮創建了由菌絲體電池、濕度和接近傳感器以及藍牙通信模塊組成的自主傳感設備。除了為要在其上形成圖案的電路提供柔性表面外，這種薄膜還可以生物降解，有助于減少電子垃圾。

人們越來越關注柔性電子產品的開發，例如用于健康監測的自主傳感器，其使用壽命僅為數天或數周。根據約翰內斯開普勒大學的物理學家Martin Kaltenbrunner的說法，對于這些類型的電子產品，可生物降解的組件將非常有利。

在研究用于建造隔熱的基于蘑菇的材料時，Kaltenbrunner 和他的同事注意到真菌正在產生致密而致密的菌絲體表皮，這是一種真菌絲網。研究人員從真菌中提取菌絲體皮，這種真菌生長在溫和溫帶氣候下的死硬木上。為了創建電子電路，他們使用物理氣相沉積在皮膚上放置一層薄薄的銅和金。然后通過激光燒蝕從該表面層去除金屬，留下導電路徑。研究人員將這種創造柔性和可生物降解電子產品的新方法命名為“MycelioTronics”。

該團隊在 25°C 下儲存來培養菌絲體皮。真菌充分生長后，將隔膜從基材上撕下，小心地將菌絲體皮從隔膜上剝離。然后將濕的菌絲體干燥并壓縮以產生最終的薄膜。這些薄膜看起來像紙，科學家們想知道它們是否可以用于柔性電路板。在金屬層沉積和激光燒蝕后，研究人員測試了由此產生的菌絲體電路板，發現它們具有高導電性和熱穩定性，并且能夠在金屬膜開始破裂和電阻增加之前承受大約 2000 次彎曲循環，可以折疊幾次，阻力只會適度增加。接下來，研究人員創建了一個扁平的 2 cm2菌絲體電池，使用浸泡在高離子傳導電解質溶液（氯化銨和氯化鋅）中的菌絲體皮作為隔膜，并使用兩個菌絲體皮作為外殼。他們聲稱，這種結構導致電池中很大一部分是可生物降解的。

為了進一步展示他們的概念，該團隊創建了一種電子設備，該設備由菌絲體電池、藍牙數據通信模塊和焊接在菌絲體電路板上的阻抗傳感器組成。測試表明，該傳感器設備能夠檢測到接近的手指和氣候室中的濕度變化。

“真正難以回收的是柔性電路板或印刷電路板，它們太便宜而且太難分離成單獨的部分，”Kaltenbrunner 解釋道。科學家們一直在考慮用紙代替柔性設備中基于聚合物的電路板，但 Kaltenbrunner 說這是不可持續的。紙張生產過于耗水和耗能。而菌絲體電路板，可以在堆肥堆中分解。在 11 天內，它失去了 93% 的干重，此后它的殘留物都與土壤幾乎沒有區別。