基于三鍵鍵連的萘二酰亞胺給-受體共聚物的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、有機(jī)場效應(yīng)晶體管（OFETs）具有柔性、質(zhì)輕和可大面積制備等優(yōu)點(diǎn)，使其在有機(jī)電子領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。有機(jī)半導(dǎo)體材料作為OFETs的活性層，起著載流子傳輸?shù)淖饔谩２牧戏肿蛹胺肿泳奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)決定器件的操作/空氣穩(wěn)定性和載流子遷移率的大小。因此，設(shè)計(jì)合成高性能的新型有機(jī)半導(dǎo)體材料具有重要意義。萘二酰亞胺（NDIs）是一類重要的電子受體，該類材料往往通過選擇不同的給體單元，來實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的HOMO/LUMO能級(jí)、帶隙以及載流子傳輸特性的調(diào)控

2、。因此本文設(shè)計(jì)合成了一系列基于萘二酰亞胺的炔烴共聚物，并研究其相關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系。論文主要包括以下兩個(gè)部分：
　　1.通過選擇1,2,5,6-萘二酰亞胺（Iso-NDI）作為受體，設(shè)計(jì)合成了一系列基于Iso-NDI的π-共軛炔烴聚合物P1, P2和P3，其連接的單元分別為苯并噻二唑、苯和1，4-雙十二烷氧鏈-苯。我們研究了三種聚合物的熱力學(xué)、光學(xué)、電化學(xué)及載流子傳輸特性。研究結(jié)果表明，三種聚合物無論是在溶液狀態(tài)下

3、還是在薄膜狀態(tài)下，均可觀測到發(fā)射熒光現(xiàn)象。三種聚合物的光學(xué)帶隙（2.02~2.25 eV）均小于聚乙炔的帶隙（~2.5 eV）。P1, P2和P3的LUMO能級(jí)相近約為?3.5 eV，P1和P3的HOMO能級(jí)相對(duì)于P2的HOMO能級(jí)分別提高了0.11和0.21 eV.我們制備了基于這三種聚合物的底柵頂接觸的OFETs器件，以研究其載流子傳輸特性。聚合物P1和P2均表現(xiàn)為以電子傳輸為主的n-型半導(dǎo)體行為且電子遷移率高達(dá)10-3 cm2 v

4、-1 s-1，聚合物P3則表現(xiàn)為以空穴傳輸為主的p-型半導(dǎo)體行為。聚合物P1和P2是首次報(bào)道的兩例基于Iso-NDI的n-型有機(jī)半導(dǎo)體材料。上述結(jié)果表明，基于1,2,5,6-NDI的炔烴共聚物通過選擇不同的連接單元可以調(diào)控相應(yīng)的能級(jí)和載流子的傳輸行為。
　　2.通過選擇具有結(jié)構(gòu)異構(gòu)的1,4,5,8-NDI和1,2,5,6-NDI單元分別作為受體，二苯并磷雜環(huán)戊二烯類單元作為給體，合成了兩種主鏈含磷原子的π-共軛炔烴聚合物P4和P5

5、。我們研究了兩種聚合物的物理化學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)二者的光學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)有著顯著的不同。兩種聚合物的紫外吸收光譜呈現(xiàn)互補(bǔ)特性。無論是在溶液狀態(tài)下還是薄膜狀態(tài)下，P4的熒光強(qiáng)度比較微弱而P5的熒光強(qiáng)度則較強(qiáng)。通過雙光子熒光光譜可知，P5還具有二階非線性光學(xué)特性。我們制備了基于這兩種聚合物的底柵頂接觸的OFETs器件，以研究其載流子傳輸特性。基于P4的OFETs表現(xiàn)為以電子傳輸為主的n-型半導(dǎo)體行為，遺憾的是基于P5的OFETs并未檢測出FET信號(hào)