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  共軛聚合物因同時具有半導(dǎo)體的光電性質(zhì)和良好的溶液加工性能，作為活性層已被廣泛應(yīng)用于有機(jī)場效應(yīng)晶體管（OFETs）等薄膜有機(jī)光電器件中。目前，OFET器件的性能已經(jīng)超過非晶硅器件，但高遷移率n型聚合物較少，性能也落后于p型聚合物。

  設(shè)計高遷移率n型聚合物，需要考慮以下因素：

（1）低的分子前線軌道能級，在實(shí)現(xiàn)電子的有效注入和傳輸?shù)耐瑫r，抑制空穴的注入。

（2）平面剛性的共軛骨架，有助于降低共軛骨架的重組能，提高電荷傳輸能力。

（3）引入合適的烷基取代側(cè)鏈，提高共軛聚合物的溶解性，實(shí)現(xiàn)溶液加工。

  基于以上考慮，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所耿延候教授課題組設(shè)計并合成如下圖所示的基于異靛藍(lán)并[7,6-g]異靛藍(lán)（DIID）的共軛聚合物（P0F，P2F和 P4F），向缺電子的平面剛性DIID單元中引入氟原子可以進(jìn)一步降低前線軌道能級；與乙烯單元交替排列，可以提高共軛骨架的平面性和電子云的離域程度。

（聚合物的分子結(jié)構(gòu)，前線軌道能級和遷移率變化關(guān)系圖）

  這三個聚合物均具有寬的吸收光譜，吸收范圍在400-1000 nm，光學(xué)帶隙約為1.25 eV；隨著氟原子數(shù)目的增加，聚合物的最高占有分子軌道(HOMO)和最低空分子軌道(LUMO)能級依次下降0.1-0.2 eV。以這三個聚合物作為活性層，制備了頂柵-底接觸型OFET器件，隨著氟原子數(shù)目的增加，聚合物的傳輸性質(zhì)由雙極傳輸變?yōu)閚型傳輸。 P0F和P2F是雙極傳輸型聚合物，空穴遷移率（μh）分別達(dá)到0.11和0.30 cm2V-1s-1，電子遷移率（μe）分別達(dá)到0.22和1.19 cm2V-1s-1. P4F是n型聚合物，μe達(dá)到0.18 cm2V-1s-1。

  這一研究工作最近在線發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊高分子學(xué)報（ACTA POLYMERICA SINICA） (doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17022）上，博士生江宇是該論文的第一作者，耿延候教授為通訊作者。該項(xiàng)工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2016YFB0401100）和國家自然科學(xué)基金（51333006）的資助。

參考文獻(xiàn)

Yu Jiang, Yao Gao, Hong-kun Tian, Jun-qiao Ding, Yan-hou Geng, Fo-song Wang. Synthesis and Semiconducting Properties of Conjugated Polymers Based on Fluorinated Isoindigo[7,6-g]isoindigo. Acta Polymerica Sinica, 2017, (7): 1141 - 1149

論文鏈接：

DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17022