中科院长春应化所耿延候教授课题组：基于氟代异靛蓝并[7,6-g]异靛蓝的共轭聚合物的合成及其半导体性质
共轭聚合物因同时具有半导体的光电性质和良好的溶液加工性能，作为活性层已被广泛应用于有机场效应晶体管（OFETs）等薄膜有机光电器件中。目前，OFET器件的性能已经超过非晶硅器件，但高迁移率n型聚合物较少，性能也落后于p型聚合物。
设计高迁移率n型聚合物，需要考虑以下因素：
（1）低的分子前线轨道能级，在实现电子的有效注入和传输的同时，抑制空穴的注入。
（2）平面刚性的共轭骨架，有助于降低共轭骨架的重组能，提高电荷传输能力。
（3）引入合适的烷基取代侧链，提高共轭聚合物的溶解性，实现溶液加工。
基于以上考虑，中国科学院长春应用化学研究所耿延候教授课题组设计并合成如下图所示的基于异靛蓝并[7,6-g]异靛蓝（DIID）的共轭聚合物（P0F，P2F和 P4F），向缺电子的平面刚性DIID单元中引入氟原子可以进一步降低前线轨道能级；与乙烯单元交替排列，可以提高共轭骨架的平面性和电子云的离域程度。
（聚合物的分子结构，前线轨道能级和迁移率变化关系图）
这三个聚合物均具有宽的吸收光谱，吸收范围在400-1000 nm，光学带隙约为1.25 eV；随着氟原子数目的增加，聚合物的最高占有分子轨道(HOMO)和最低空分子轨道(LUMO)能级依次下降0.1-0.2 eV。以这三个聚合物作为活性层，制备了顶栅-底接触型OFET器件，随着氟原子数目的增加，聚合物的传输性质由双极传输变为n型传输。 P0F和P2F是双极传输型聚合物，空穴迁移率（μh）分别达到0.11和0.30 cm2V-1s-1，电子迁移率（μe）分别达到0.22和1.19 cm2V-1s-1. P4F是n型聚合物，μe达到0.18 cm2V-1s-1。
这一研究工作最近在线发表在学术期刊高分子学报（ACTA POLYMERICA SINICA） (doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17022）上，博士生江宇是该论文的第一作者，耿延候教授为通讯作者。该项工作得到国家重点研发计划（2016YFB0401100）和国家自然科学基金（51333006）的资助。
参考文献
Yu Jiang, Yao Gao, Hong-kun Tian, Jun-qiao Ding, Yan-hou Geng, Fo-song Wang. Synthesis and Semiconducting Properties of Conjugated Polymers Based on Fluorinated Isoindigo[7,6-g]isoindigo. Acta Polymerica Sinica, 2017, (7): 1141 - 1149
论文链接：
DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17022
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