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1、與無(wú)機(jī)同類材料相比,廣泛應(yīng)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池(OSCs)、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFETs)和有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)等器件的有機(jī)光電材料通常被認(rèn)為具有柔性、質(zhì)輕、可溶液加工和容易制作大面積器件的優(yōu)勢(shì)。在這些優(yōu)勢(shì)中,前兩點(diǎn)是有機(jī)材料固有的特點(diǎn),而后兩點(diǎn)則需要通過(guò)合理的設(shè)計(jì)才能獲得。尤其是最后一點(diǎn),它要求材料具有良好的成膜性。
本論文基于我們先前報(bào)道基于苯并二噻吩(BDT)和苯并噻二唑(BT)的小分子光電化合物BDT(ThBTT
2、h)2,從改善溶解度和成膜性出發(fā),對(duì)其分子結(jié)構(gòu)進(jìn)一步修飾和衍變,設(shè)計(jì)合成了一系列新的有機(jī)光電材料,并對(duì)它們的基本性質(zhì)和光電性能進(jìn)行了研究。
在第一部分工作中,我們通過(guò)在BDT(ThBTTh)2分子骨架兩端或中間噻吩基元上引入兩個(gè)己基側(cè)鏈,設(shè)計(jì)合成了互為同分異構(gòu)體的BDT(DTBT)2和BDT(DTBT)2-C6-inner。研究發(fā)現(xiàn):(1)兩者的溶解度好于BDT(ThBTTh)2,并能在一定條件下自組裝成纖維狀物體;(2) B
3、DT(DTBT)2-C6-inner的分子共軛骨架,在溶液狀態(tài)會(huì)因內(nèi)置烷基的空間位阻效應(yīng)發(fā)生扭曲,表現(xiàn)出光吸收峰藍(lán)移的現(xiàn)象;但在薄膜狀態(tài)時(shí),其共軛骨架的扭曲結(jié)構(gòu)不但消失,而且分子間表現(xiàn)出更強(qiáng)的相互作用力;(3) BDT(DTBT)2的OFET空穴遷移率為2.1810-4 cm2/Vs,而BDT(DTBT)2-C6-inner的OFET空穴遷移率為1.8010-2 cm2/Vs,幾乎是前者的100倍;(4)基于BDT(DTBT)2-C6-
4、inner的OSC電池器件的最佳能量轉(zhuǎn)化效率(PCE)為1.60%,優(yōu)于基于BDT(DTBT)2的同類器件(PCE=0.78%)。
在第二部分工作中,我們將小分子BDT(DTBT)2作為光電活性鏈段,與三個(gè)不同的柔性酯鏈段交替連接合成了多節(jié)棍型聚酯P1、P2和P3,研究發(fā)現(xiàn)它們的基本光電性質(zhì)與BDT(DTBT)2相當(dāng),而成膜性較BDT(DTBT)2有顯著提高。太陽(yáng)能電池器件工作表明,基于P3的大面積器件性能優(yōu)于BDT(DTBT
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