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中科院化学所刘云圻院士与华中科技大学王帅教授合作在高性能双极性聚合物半导体材料的

发布时间:2020-10-24 01:20    点击次数:133次   

  目前报道的大部分高性能有机半导体材料是p型或n型材料。针对高性能双极性有机半导体缺乏的现状和面临的挑战,中国科学院化学研究所的刘云圻院士课题组与华中科技大学的王帅教授课题组合作,在高性能双极性聚合物半导体材料的研究领域取得了重要进展。基于经典的吡咯并吡咯二酮(DPP)受体,他们利用受体(DPP)二聚策略,首次报道了双吡咯并吡咯二酮(2DPP)新型聚合物,系统研究了DPP和2DPP类聚合物的光学、电学及OFET性能的变化规律。

  经典的DPP类材料以p型材料居多,主要归因于该类材料具有较高的LUMO能级,不利于电子的注入。通过受体二聚策略合成的2DPP类聚合物材料,LUMO能级比DPP类聚合物的降低了0.1 eV,从而降低了电子的注入势垒,使得2DPP类聚合物的电子迁移率得到了显著的提升。其中P2DPP-BT相比PDPP-BT电子迁移率提升了180倍,由此证明受体二聚策略在改善材料电子迁移率方面具有良好的应用价值。为了充分发挥有机半导体材料的柔性优势,OFET器件采用塑料基底,制备了可弯曲的柔性晶体管。基于P2DPP-TT构筑的柔性晶体管空穴和电子迁移率分别高达4.16和3.01 cm2•V–1•s–1,达到目前柔性双极性晶体管的最好性能。在塑料基底上,基于P2DPP-TT构筑的反相器增益高达70,证明2DPP类材料将在柔性有机电路中具有较好的应用前景。

  该工作报道的4个2DPP类聚合物均表现出优异的双极性传输特性。平衡的双极性证明了2DPP单体是一类优异的双极性材料构筑单元。这一设计理念将对有机光电材料分子的设计和性能调控方面起到重要的影响。该工作发表在国际材料科学类顶级期刊Advanced Materials 上,杨杰(华中科技大学)和王翰林为本论文的并列第一作者,郭云龙研究员、王帅教授和刘云圻院士为本论文的通讯作者。

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