韩国一个由浦项科技大学与成均馆大学学者组成的联合研究团队，首次揭示了痕量杂质即掺杂剂能逆转有机聚合物半导体中电荷极性的分子级机制。该团队由赵吉元教授、博士生玉恩率和郑世仁，以及姜宝硕教授领导，他们在分子水平上发现，通过调节单一掺杂剂浓度，聚合物半导体可在正(p型)和负(n型)导电间切换。

半导体是现代电子设备调节电流的核心材料。传统硅基半导体虽性能优异，但刚性限制了其在可拉伸显示器、可穿戴电子产品等领域的应用。有机聚合物半导体则因轻巧且机械柔韧性好，成为下一代电子产品的理想候选。然而，稳定的n型有机半导体材料供应有限，一直是制约其发展的主要问题。大多数共轭聚合物天然呈现p型特性，而现有的n型材料环境稳定性较差。为实现实际应用，需一种能在单一聚合物体系中同时实现p型和n型功能的策略。

研究团队利用极性反转现象解决了这一难题。当p型聚合物掺杂足够高浓度的p型掺杂剂时，主要载流子会从空穴转变为电子，实现浓度依赖性的极性反转。为揭示潜在机制，团队分析了掺杂AuCl₃的聚合物薄膜，发现掺杂过程中金离子和氯离子的氧化态会发生变化，引发取代氯化反应，导致聚合物主链结构重排，最终驱动极性反转。基于此机制，研究人员制备了ap-n有机同质结二极管，其整流比远超传统单材料有机二极管，显示出高性能、柔性且结构简化的电子器件应用潜力。赵教授和康教授表示：“这一发现为精确控制有机半导体的电学性质铺平了道路。”

更多信息： Eunsol Ok 等人，《重掺杂共轭聚合物极性转换过程中伴随的结构转变》，《先进材料》(2025)。期刊信息： 先进材料