雙鍵及側(cè)鏈效應(yīng)對苯并噻二唑共軛聚合物光電性質(zhì)影響研究.pdf

1、聚合物半導(dǎo)體材料具有種類多，質(zhì)量輕，可溶液加工和柔性好等優(yōu)點(diǎn)，在構(gòu)筑大面積柔性器件方面具有廣泛的應(yīng)用前景。除了共軛聚合物的電子給體和電子受體單元，單元之間的鍵連接方式和側(cè)鏈的取代位置也對共軛聚合物的性質(zhì)有很大的影響。本文設(shè)計(jì)、合成了一系列穩(wěn)定性良好的D-A型共軛聚合物，通過吸收光譜、電化學(xué)、理論計(jì)算和制作場效應(yīng)器件的方法，系統(tǒng)的研究并分析了雙鍵作為鏈接單元對不同側(cè)鏈取代位置的苯并噻二唑類聚合物的能級、分子結(jié)構(gòu)和場效應(yīng)性能影響。
　

2、　本論文包含以下兩個(gè)方面：
　?、僭O(shè)計(jì)、合成D-A型共軛聚合物DA1、DA2和DA3。研究結(jié)果表明，雙鍵的引入能夠有效的提高聚合物DA2、DA3分子骨架的共平面性，帶隙明顯降低，帶隙的降低主要來源于分子的HOMO能級的提高。制備三種聚合物的底柵頂接觸結(jié)構(gòu)的場效應(yīng)晶體管，都展現(xiàn)出典型的 p型性能。噻吩單元之間以σ鍵為鏈接方式的DA1，分子骨架出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，空穴遷移率僅為1.4×10-4cm2/(Vs)；將雙鍵引入到噻吩單元之間，DA2由

3、于平面性增強(qiáng)，空穴遷移率增加到2.1×10-3cm2/(Vs)；DA3分子在苯并噻二唑與噻吩單元之間引入雙鍵，遷移率最高達(dá)到0.024cm2/(Vs)。通過XRD和AFM觀察聚合物的結(jié)構(gòu)與形貌，160oC退火處理后，三者的結(jié)晶性增強(qiáng)，但沒有觀察到一定規(guī)模結(jié)構(gòu)規(guī)整的堆積形態(tài)。
　　②為了研究側(cè)鏈對共軛聚合物光電性質(zhì)的影響，在上述研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)、合成了聚合物DA4、DA5和DA6。研究表明，側(cè)鏈取代位置的變化導(dǎo)致DA4和DA5光譜

4、與電化學(xué)性質(zhì)變化。其中，DA5的變化最為明顯，雙鍵的引入、并沒有增強(qiáng)DA5平面性，相反，DA5的溶液/薄膜的光譜吸收比DA4分別藍(lán)移了5nm、35nm，帶隙因此上升到2.00eV。三種材料的晶體管同樣展現(xiàn)了典型的p型性能，DA4遷移率僅為1.2×10-6cm2/(Vs)；DA5遷移率下降至0.7×10-6cm2/(Vs)；DA6的遷移率為0.011cm2/(Vs)。對比DA4與DA1，DA5與DA2，DA4、DA5的場效應(yīng)性能有著顯著的