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  聚合物半導(dǎo)體材料因在制備大面積、低成本、柔性電子器件等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用而備受關(guān)注。然而，在開發(fā)聚合物半導(dǎo)體材料過程中，通常需要繁瑣苛刻的反應(yīng)條件且效率不高，這導(dǎo)致新型高性能給受體共軛聚合物半導(dǎo)體材料的發(fā)展越來越緩慢。復(fù)雜的合成過程以及高昂的成本也偏離了以綠色環(huán)保的方法獲取物美價廉的有機(jī)半導(dǎo)體的發(fā)展方向。而通過將已開發(fā)的高性能的給受體單元重新組合，進(jìn)行多組分無規(guī)共聚的策略則有望改變這一現(xiàn)狀，加快新型聚合物半導(dǎo)體材料的發(fā)展。

  合肥工業(yè)大學(xué)邱龍臻研究員，張國兵副研究員課題組在異靛藍(lán)基聚合物中通過無規(guī)共聚的方式引入具有更大稠合芳環(huán)和平面剛性的強(qiáng)吸電子基團(tuán)BIBDF以期改善共聚物的性能。初步研究表明，BIBDF單元的引入可以改善聚合物薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)分子的層狀有序排列并使得分子間π-π堆積更加緊密。引入合適比例的BIBDF，聚合物的空穴遷移率從原來的0.71提高到2.17cm² V^-1 s^-1。

  在此研究的基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步研究了側(cè)鏈分叉點(diǎn)以及主鏈組分對異靛藍(lán)基無規(guī)共聚物性能的影響。結(jié)果表明隨著側(cè)鏈支化位點(diǎn)遠(yuǎn)離主鏈骨架，共聚物薄膜的層狀堆積變得更加有序，π-π堆積距離變小。另外，在最優(yōu)側(cè)鏈的基礎(chǔ)上，調(diào)控主鏈中BIBDF的比例可以進(jìn)一步促進(jìn)分子的有序堆積和結(jié)晶。通過側(cè)鏈和主鏈的綜合調(diào)控，聚合物遷移率從2.19提高到7.01 cm² V^-1 s^-1。這一結(jié)果為未來高性能無規(guī)三元共聚物的設(shè)計與合成工作提供了參考。

圖1. 聚合物結(jié)構(gòu)及遷移率與側(cè)鏈、主鏈組分關(guān)系圖

  以上成果發(fā)表在Macromolecules (2018, 51, 370-378和2019, 52, 4765-4775) 上。

  論文鏈接：

  https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.macromol.7b02309

  https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.macromol.9b00474