利用水實現不溶性有機半導體材料薄膜化,熱電與通訊應用前景可期

 

刊登日期:2025/11/14
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京都工藝纖維大學與大阪工業大學開發出一項將不溶性有機半導體材料製成薄膜的新技術。透過將水與有機溶劑以適當比例混合,促使鎳系配位高分子穩定地形成膠體(Colloid)狀態,成功製作出薄型、柔軟且高性能之 n 型熱電薄膜。此項研究成果可望適用於熱電裝置,亦能作為高感度光感測器,應用於非破壞檢測與次世代通訊等領域。
 
鎳–乙烯四硫醇配位高分子(Poly(nickel-ethenetetrathiolate); Poly(NiETT))作為一種穩定的n型熱電材料而備受關注,但由於其以粉末形態存在且難以溶解,因此難以製成薄膜或與樹脂複合化,進而限制了實用化。研究團隊發現,將粉末狀的Poly(NiETT) 置入水與有機溶劑的混合液後,粉末能自然分散於液體中,形成穩定膠體。此過程無需特殊化學藥劑或複雜製程,即可簡易地實現膠體化。
 
此外,研究團隊將取得之液體進行過濾,成功製作出厚度約400~500 nm且可彎曲的薄膜。測試結果顯示,薄膜在對於溫差發電具重要性的塞貝克係數(Seebeck Coefficient)或電導率等方面均超越既有材料。進一步研究亦發現,若在含有濕氣的空氣中進行熱處理,空氣中的水分將可作為電子摻雜劑(Dopant),大幅提升材料性能。另一方面,研究團隊亦將薄膜與碳奈米管結合,製作出可偵測兆赫波(Terahertz wave)的光感測器,其感度達到既有感測器的約 4 倍,展現出在光電與通訊領域的潛力。

資料來源: https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00762545
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