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  近日，南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系副教授郭旭崗課題組在國(guó)際一流期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（《Angewandte Chemie International Edition》）上發(fā)表了關(guān)于梯狀(ladder-type) n-型有機(jī)半導(dǎo)體的研究成果，論文題目為“Ladder-type Heteroarenes: Up to 15 Rings with Five Imide Groups”。該項(xiàng)工作受到期刊編輯和審稿人的高度評(píng)價(jià)，作為封面文章發(fā)表。

圖 1. 梯狀n-型有機(jī)半導(dǎo)體論文封面

  梯狀有機(jī)半導(dǎo)體是一類非常重要的半導(dǎo)體材料， 這類半導(dǎo)體具有剛性結(jié)構(gòu)、高共面性及載流子高度離域等特性，從而有利于實(shí)現(xiàn)高遷移率的晶體管器件，因此梯狀有機(jī)半導(dǎo)體對(duì)材料的基本物理化學(xué)性質(zhì)研究和高性能有機(jī)半導(dǎo)體的開發(fā)都具有重要意義。梯狀有機(jī)半導(dǎo)體材料通常富有電子，在電子器件中作為p-型半導(dǎo)體使用。由于合成挑戰(zhàn)和同時(shí)拉電子基團(tuán)帶來的空間位阻，缺電子的梯狀n－型有機(jī)半導(dǎo)體材料非常稀缺，難以合成，相對(duì)于p-型半導(dǎo)體載流子遷移率要低、器件穩(wěn)定性要差。酰亞胺高分子半導(dǎo)體是有機(jī)電子領(lǐng)域最為重要的半導(dǎo)體材料之一，由于酰亞胺的強(qiáng)拉電子效應(yīng)，迄今為止高性能的n-型有機(jī)半導(dǎo)體材料通常都帶有酰亞胺或酰胺基團(tuán)。郭旭崗從博士期間在國(guó)際上率先并系統(tǒng)性地研究了各類酰亞胺高分子半導(dǎo)體材料及其在有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了突出的器件性能（Chem. Rev. 2014, 114, 8943-9021）。

  雙噻吩酰亞胺是一個(gè)重要的梯狀有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)建單體， 前期工作中郭旭崗以雙噻吩酰亞胺為單體成功構(gòu)建一系列高性能有機(jī)半導(dǎo)體材料（Nature Photonics, 2013, 7, 825-833; J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1405-1418; J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18427-18439; J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 12565-12579; Adv. Mater. 2012, 24, 2242-2248）。 郭旭崗課題組結(jié)合梯狀有機(jī)半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)，對(duì)雙噻吩酰亞胺進(jìn)行了拓展，合成了一系列具有可調(diào)控共軛長(zhǎng)度的梯狀n-型有機(jī)半導(dǎo)體材料。這一系列材料具有精確的化學(xué)結(jié)構(gòu)、易溶液加工、高共面性、良好的結(jié)晶度、可調(diào)控的光電性質(zhì)及半導(dǎo)體能級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)用于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的n-型半導(dǎo)體器件性能， 電子遷移率達(dá)到0.05 cm2 V-1 s-1。這一系列材料為基礎(chǔ)的物理化學(xué)性質(zhì)研究和高性能的有機(jī)半導(dǎo)體開發(fā)提供了良好的平臺(tái)。

圖 2. 梯狀n-型有機(jī)半導(dǎo)體材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件性能曲線

  郭旭崗課題組博士后王英鋒和高級(jí)研究學(xué)者郭晗博士為該論文的共同第一作者，本科生凌少華參與了部分材料合成工作。材料計(jì)算和光譜性質(zhì)研究由西班牙馬拉加大學(xué)Rocio Ponce Ortiz博士完成。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，深圳市孔雀團(tuán)隊(duì)和深圳市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目支持。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201702225/full

  封面鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201706480/full