在梯形雙噻吩酰亞胺小分子的基礎上,設計并成功合成了一系列具有半梯形結構的全受體類型均聚物PBTIn(n = 1-5),并深入研究了這些材料的構性關系。實驗表明,均聚物的聚合方法選擇至關重要,通過Stille和Yamamoto偶聯方法對比發現,Stille聚合能夠得到高分子量、低缺陷態、高性能的高分子半導體;采用全受體結構能夠有效拉低前沿軌道能級,基于這些均聚物材料的有機薄膜晶體管都表現出良好的單極性n-型性能,晶體管器件的關電流僅為10 ?9 -10 ?10 A,電流開關比高達10 6 ;晶體管遷移率性能與構建單元長度反向關聯,PBTI1的最高電子遷移率為3.71 cm 2 V -1 s -1 ,該遷移率是全受體均聚物材料中的最高紀錄,比PBTI5的電子遷移率高出兩個數量級。
? 通過深入表征發現,這一系列全受體類型均聚物表現出來的晶體管遷移率趨勢與其半導體薄膜結構有序度直接相關。拉曼光譜表明,梯形構建單元共軛長度的增加帶來較大的單體間扭轉角,影響聚合物骨架的平面性。同步輻射X射線衍射表明,梯形構建單元的增長使得聚合物薄膜中π-π堆積方向的結晶性降低,不利于電子的分子間傳輸。這些結果表示,較長的單體結構會對聚合物薄膜形貌和載流子傳輸造成負面影響,因此發展更長的梯形構建單元對全受體類型均聚物遷移率的提升不會帶來幫助。該研究表明全受體結構是實現高性能單極性n-型聚合物材料的有效途徑,同時為n-型梯形小分子和聚合物的結構設計和發展提供重要參考依據。
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