近日，松山湖材料实验室新型光电功能材料与器件团队携手广州大学、中山大学等单位，成功研制出基于聚（3,4-乙烯二氧噻吩）∶聚（4-苯乙烯磺酸盐）（PEDOT:PSS）范德华电极的全透明柔性二硫化钼场效应晶体管。这一成果有效攻克了传统柔性二维晶体管性能衰减、透光性欠佳及机械可靠性不足等关键难题，为下一代透明柔性电子器件的发展开辟了新路径。相关研究成果发表于《材料科学与工程R辑：报告》（Materials Science and Engineering: R: Reports）。

在国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目资助下，研究团队运用光刻工艺制备PEDOT:PSS聚合物电极，并通过范德华转移法将其与二维二硫化钼半导体进行异质集成，成功制备出高性能晶体管器件。PEDOT:PSS作为导电聚合物，天然具备高可见光透过率、出色的机械柔性与低温溶液可加工性。研究团队进一步采用酸处理工艺对其进行精准调控，使其功函数在3.28 eV至5.08 eV范围内实现连续可调，显著优化了其与二硫化钼的能级匹配与界面接触特性。

实验测试数据表明，该柔性二硫化钼晶体管展现出卓越的电学性能：电子迁移率高达154±20.4 cm² V^-1 s^-1，与刚性对照器件（155±15.9 cm² V^-1 s^-1）基本持平，打破了柔性器件性能必然劣于刚性器件的传统认知。在光学性能方面，该晶体管在可见光波段（400-700 nm）的平均透过率达71%，实现了高透明性与高电学性能的协同优化。此外，器件的肖特基势垒高度低至26 meV，接触电阻仅为5.2 kΩ·μm，开关电流比超过10⁷，核心电学指标均处于国际领先水平。

为深入探究器件高性能的内在物理机制，研究团队综合运用X射线光电子能谱、拉曼光谱、光致发光光谱等多种表征手段，并结合密度泛函理论计算，对PEDOT:PSS/二硫化钼界面进行了系统剖析。研究结果显示，PEDOT:PSS与二硫化钼之间形成了紧密的范德华接触，无明显界面间隙，有效降低了接触电阻；二者之间存在显著的电荷转移效应，协同功函数的精准调控，大幅降低了肖特基势垒，实现了高效的载流子注入。同时，酸处理促使PEDOT:PSS发生相分离与分子构象转变，进一步提升了其本征导电性及与二硫化钼的界面相容性，从多个维度推动了器件性能的提升。

在机械可靠性测试中，该全透明柔性晶体管表现出优异的抗弯折性能与结构稳定性。在1 mm的极小弯折半径下，其核心电学性能无明显衰减；经过20000次循环弯折测试后，电子迁移率波动小于10%，开关电流比仍维持在10⁶以上，性能显著优于现有柔性二硫化钼晶体管，能够满足实际应用中复杂的机械形变需求。此外，该器件在室温大气环境下可稳定工作8.5个月，展现出良好的环境稳定性。

相较于传统制备工艺，该研究采用的光刻PEDOT:PSS电极技术兼具高精度与可调控性，且全程基于低温溶液法与范德华集成工艺，避免了传统金属电极沉积过程中高能粒子/高温对二维材料的损伤，同时兼容卷对卷等规模化柔性制备技术，具备良好的产业化潜力。研究团队指出，未来可通过在PEDOT:PSS中引入导电掺杂剂，进一步扩大功函数可调控范围，持续挖掘器件性能优化空间。

该研究首次将高分辨率光刻PEDOT:PSS聚合物电极与二维二硫化钼成功集成，实现了高性能全透明柔性晶体管的制备，突破了传统电极材料在透明柔性电子器件中的应用局限，为有机导电聚合物与二维半导体的异质集成提供了新范例。该技术兼具高透光率、高电子迁移率、优异机械柔性与可规模化制备等多重优势，有望在柔性显示、可穿戴智能传感器、透明电子皮肤及柔性医疗监测设备等领域得到广泛应用。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.mser.2026.101198