化學所在有機共軛聚合物半導(dǎo)體研究方面取得系列進展

　　近年來，有機共軛聚合物由于具有優(yōu)異的半導(dǎo)體性質(zhì)，其研究受到廣泛關(guān)注。人們發(fā)現(xiàn)聚合物的側(cè)鏈不僅可以提高聚合物在有機溶劑中的溶解性，而且可以影響聚合物的半導(dǎo)體性能。

　　在中國科學院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的支持下，中科院化學研究所有機固體院重點實驗室研究員張德清課題組科研人員在調(diào)控側(cè)鏈改變聚合物半導(dǎo)體性能的研究方面取得系列研究進展。他們在聚合物側(cè)鏈中引入脲基團，得到了側(cè)鏈含功能基團的共軛聚合物，如圖1所示。由于側(cè)鏈間的氫鍵相互作用，聚合物薄膜的有序性增強；與不含脲基團的聚合物相比，其場效應(yīng)晶體管遷移率由3.4 cm2V-1s-1提升到13.1 cm2V-1s-1，體異質(zhì)結(jié)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率也由3.8%提升到6.8%。此研究結(jié)果為聚合物側(cè)鏈的研究提供了新的思路，最近發(fā)表在《美國化學會志》上 (J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 173)。

　　進一步研究發(fā)現(xiàn)，在共軛給-受體聚合物（DPPTTT）薄膜中引入四甲基銨鹽，共軛聚合物薄膜的載流子遷移率得到了大幅提高。以此摻雜后的共軛高分子薄膜制備的場效應(yīng)晶體管的遷移率達到26.2 cm2V-1s-1，而且具有高開關(guān)比、強空氣穩(wěn)定性。對其機理研究表明，四甲基銨鹽的存在限制了側(cè)鏈扭轉(zhuǎn)，使薄膜有序性得到了提高，從而提升了其半導(dǎo)體性能（Sci. Adv.2016, 2, e1600076.）。該結(jié)果被NanotechWeb以Ionic additive improves OFETs 為題進行了報道。

側(cè)鏈含有脲基團的共軛聚合物與其薄膜結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體性能變化