含半稠合吡咯并吡咯二酮單元的高性能雙極性給-受體共軛聚合物
發(fā)布時間：2020-09-01 作者：harry 分享到：
給-受體共軛聚合物具有結(jié)構(gòu)易修飾、可溶液加工能力、和**的載流子傳輸特性，使其在便攜質(zhì)輕的柔性有機(jī)電子器件中具有巨大的應(yīng)用潛力。其中，雙極性給-受體共軛聚合物半導(dǎo)體材料可以同時傳輸空穴（P型）和電子（N型）。因此，人們僅使用一種雙極性給-受體共軛聚合物半導(dǎo)體材料，即可代替?zhèn)鹘y(tǒng)需要兩種材料（P型和N型）才能構(gòu)筑的互補(bǔ)邏輯電路，簡化了加工過程。為了尋求高性能的雙極性半導(dǎo)體材料，近些年來研究人員開發(fā)了許多給-受體雙極性共軛聚合物材料。
吡咯并吡咯二酮（DPP）類給-受體聚合物是一類廣泛研究的半導(dǎo)體材料。但是，DPP類共軛聚合物的LUMO能級主要位于?3.2 ~ ?3.7 eV,與金電極的功函（WF= ~ 5.1 eV）不匹配，導(dǎo)致電子注入的勢壘較大，不利于電子傳輸。因此大多數(shù)DPP類聚合物表現(xiàn)為單一的P型傳輸。中國科學(xué)院化學(xué)研究所的張德清課題組將DPP核位一個氮原子與側(cè)基噻吩通過雙鍵連接，另一個氮原子接入長支化烷基鏈，獲得了一種新受體單元：半稠合DPP。他們進(jìn)一步將該單元與3，4-二氟噻吩共聚合，得到給-受體聚合物PTFDFT。與普通DPP聚合物相比：1）半稠合DPP的高度平面性提升了整個聚合物共軛骨架的剛性和平面性; 2）半稠合DPP僅一端含有烷基鏈，在保證聚合物溶液加工能力的同時，**減少了聚合物鏈間位阻，進(jìn)而對聚合物的能級及分子間相互作用產(chǎn)生影響。器件結(jié)果表明，PTFDFT具有**的雙極性傳輸性能，在空氣氛圍中電子和空穴傳輸遷移率分別達(dá)到2.23和1.08 cm2V-1s-1。此外，基于該材料的反相器增益值奕達(dá)到141。這一研究結(jié)果表明半稠合DPP是一類具有潛力的缺電子受體單元，為多功能給-受體共軛聚合物的構(gòu)筑提供了新的構(gòu)筑單元。相關(guān)論文以“Half-Fused Diketopyrrolopyrrole-Based Conjugated Donor–Acceptor Polymer for Ambipolar Field-E?ect Transistors”為題，在線發(fā)表在Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.201910235）上, 通訊作者是張德清研究員，及劉子桐副研究員，**作者是史丹丹博士。
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