不對稱取代苝衍生物的制備、表征及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、有機(jī)半導(dǎo)體(OSC)具有成本低、可實現(xiàn)大面積加工、可與柔性基底集成等優(yōu)點,現(xiàn)已在靜電復(fù)印、激光打印及有機(jī)發(fā)光二極管等領(lǐng)域得到廣泛的實際應(yīng)用,在有機(jī)太陽能電池和有機(jī)場效應(yīng)晶體管(OFET)等領(lǐng)域也成為研究熱點。然而,作為p-n結(jié)二極管、雙極型晶體管和互補邏輯電路重要組成部分的n-型OSC材料的性能,尤其是工作時的空氣穩(wěn)定性,與p-型OSC材料仍有一定的差距。
　　 花類衍生物是目前研究最廣泛且最具潛力的n-型OFET材料之一,而聚

2、集態(tài)是影響OFET性能的最關(guān)鍵因素。利用分子修飾來調(diào)控OSC材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和能級結(jié)構(gòu),是獲得高性能有機(jī)半導(dǎo)體材料的有效途徑之一。據(jù)此,本論文首先通過花單酐單酰亞胺(PMAMI)與另一種一級胺的親核反應(yīng),合成了一類新型不對稱取代花雙酰亞胺(asym-PDIs,一端為N-對甲氧基苯基,另一端的N-苯基上帶有不同的吸電子基團(tuán),分別為4.NO2、4-F和5F)。利用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、元素分析(EA)、熱重分析(TGA)表征了分子

3、結(jié)構(gòu)及熱性能；通過溶液紫外及熒光光譜、循環(huán)伏安(CV)法研究了光譜性質(zhì)及能級結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,N-取代基對溶液光譜性質(zhì)和能級結(jié)構(gòu)影響不大。
　　 其次,用激子耦合理論解釋了asym-PDIs薄膜的吸收光譜,并研究了熱退火、溶劑蒸汽退火對吸收光譜的影響,再結(jié)合SEM圖和XRD數(shù)據(jù)得到了一些薄膜內(nèi)分子間相對取向、表面形貌、結(jié)晶度及有序性的相關(guān)信息。值得特別指出的是,asym-PDIs-NO2具有溶液自組裝行為,并具有獨特的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)一

4、螺旋納米帶及少量的雙股螺旋納米纖維。
　　 此外,測量了兩種氟代asym-PDIs蒸鍍薄膜在空氣中的場效應(yīng)電子遷移率,為10-4cm2V-1 s-1量級?？紤]到遷移率數(shù)據(jù)是OFET器件在空氣中放置約10天后測得的,且未經(jīng)任何工藝條件優(yōu)化,我們認(rèn)為氟代asym-PDIs是一類極具潛力的有機(jī)電子傳輸材料。
　　 最后,利用PMAMI的二鉀鹽與烷基溴化物之間的相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng),合成了一類新型可溶性芄衍生物,即具有不同烷基鏈長(C

5、4、C8和C12)的花單酰亞胺二羧酸酯(PMIDEs),用FTIR、EA、核磁共振氫譜(1H NMR)、TGA、示差掃描量熱計(DSC)、溶液紫外及熒光光譜、CV等方法對其分子結(jié)構(gòu)、熱性能、溶液光譜性質(zhì)及能級結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；用紫外及熒光光譜、XRD對澆鑄及蒸鍍薄膜的聚集態(tài)進(jìn)行了表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn),(1)烷基鏈長度對其溶液光譜性質(zhì)和能級結(jié)構(gòu)基本沒有影響,但三者的DSC、薄膜XRD、薄膜紫外及熒光光譜的特征卻完全不同；(2)成膜方式對同一種PM