Grain Boundary Pinning Strategy for Enhanced Aggregate State in Organic Semiconductor Thin Films Toward Wide‐Temperature‐Range and Long‐Term Stable Gas Sensors

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作者
Quan Gao,Kexin Tan,Jiannan Qi,Yudong Li,Jisha Wang,G.Y. Wang,Sooncheol Kwon,Qianhui Wei,Feng Wei,Zhongwu Wang,Yongxu Hu,Xiaosong Chen,Liqiang Li,Wenping Hu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e72850-e72850
标识
DOI:10.1002/adma.72850
摘要

Flexible gas sensors based on organic semiconductors (OSCs) show great promise for diverse applications, yet their practical application is hindered by the limited operational and shelf stability of OSC-based gas sensors over a wide temperature range. Herein, we developed a universal grain boundary pinning strategy to cooperatively optimize the aggregate state stability, sensitivity, and selectivity of the ultrathin OSC film. By incorporating multi-functional Au nanoclusters into the OSC layer, the thermally activated molecular motion and grain boundary migration can be inhibited by the cooperative effect of strain-balancing and dipole-π interactions. Consequently, the NH3 sensor based on 5 nm ultrathin film exhibits record stability over an extended shelf period (tested shelf life of one-year, theoretical shelf life of 14.8 years) and across a wide temperature range (RT-100°C on polymer substrate, RT-180°C on SiO2 substrate). The grain boundary pinning strategy is demonstrated to be universal across multiple OSC systems, underscoring its potential to enable robust, high-performance flexible gas sensors for widespread commercialization.
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