可编程数码打印制备有机单晶，用于集成电子器件

本文报道了一种突破性的电液动力学（EHD）直写喷印技术，可直接在未经修饰的平整基底上，程序化地打印出高质量有机小分子单晶阵列。传统增材制造虽能精确控制材料位置，却难以掌控结晶过程——尤其对依赖长程有序和晶格取向的有机半导体而言，随机成核与多晶生长常导致晶界多、性能差。本研究的核心创新在于：喷印过程中，喷嘴下方自发形成一个狭窄、动态、自约束的“液-晶过渡区”（DLCA），该区域将溶剂蒸发、溶质富集与成核动力学紧密耦合。通过调节喷印电压和速度，可精准调控DLCA的宽度（10–30微米最佳），从而抑制随机成核和各向异性生长，引导单核定向生长为无缺陷单晶。该机制得到经典成核理论（CNT）和过渡区理论（TZT）的双重支持，适用于C8-BTBT、diF-TES-ADT、TIPS-戊烯等多种主流有机半导体。实验证明，所打印单晶线宽可达亚10微米，晶体取向高度一致，载流子迁移率高达11.2 cm²/V·s，器件间波动仅约12–15%，远优于传统喷墨打印的多晶薄膜。更关键的是，该技术完全免除了基底图案化、表面能调控或物理限域等复杂前处理步骤，真正实现了“即打即用”的环境友好型制造。研究者进一步将打印单晶成功集成到多种功能器件中：包括弯曲半径达14.5毫米仍性能稳定的柔性场效应晶体管（OFET）阵列；工作电压低于5 V、电压增益超10的伪CMOS反相器；以及由96个OFET构成的线扫描式光探测器阵列——该阵列能准确识别二进制条形码，验证了其在光学信息识别中的实用潜力。综上，该技术不仅解决了有机电子领域长期存在的“可控单晶直写”难题，更提供了一条可扩展、材料普适、工艺简单、兼容柔性与大面积制造的全新路径，有望加速推动可穿戴传感器、智能光电器件及有机逻辑电路的产业化落地。