合肥工业大学邱龙臻研究员、张国兵副研究员课题组在高迁移率半导体材料方面取得进展

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聚合物半导体材料因在制备大面积、低成本、柔性电子器件等领域的潜在应用而备受关注。然而，在开发聚合物半导体材料过程中，通常需要繁琐苛刻的反应条件且效率不高，这导致新型高性能给受体共轭聚合物半导体材料的发展越来越缓慢。复杂的合成过程以及高昂的成本也偏离了以绿色环保的方法获取物美价廉的有机半导体的发展方向。而通过将已开发的高性能的给受体单元重新组合，进行多组分无规共聚的策略则有望改变这一现状，加快新型聚合物半导体材料的发展。

合肥工业大学邱龙臻研究员，张国兵副研究员课题组在异靛蓝基聚合物中通过无规共聚的方式引入具有更大稠合芳环和平面刚性的强吸电子基团BIBDF以期改善共聚物的性能。初步研究表明，BIBDF单元的引入可以改善聚合物薄膜的晶体结构，促进分子的层状有序排列并使得分子间π-π堆积更加紧密。引入合适比例的BIBDF，聚合物的空穴迁移率从原来的0.71提高到2.17cm² V^-1 s^-1。

在此研究的基础上，又进一步研究了侧链分叉点以及主链组分对异靛蓝基无规共聚物性能的影响。结果表明随着侧链支化位点远离主链骨架，共聚物薄膜的层状堆积变得更加有序，π-π堆积距离变小。另外，在最优侧链的基础上，调控主链中BIBDF的比例可以进一步促进分子的有序堆积和结晶。通过侧链和主链的综合调控，聚合物迁移率从2.19提高到7.01 cm² V^-1 s^-1。这一结果为未来高性能无规三元共聚物的设计与合成工作提供了参考。

图1. 聚合物结构及迁移率与侧链、主链组分关系图

以上成果发表在Macromolecules (2018, 51, 370−378和2019, 52, 4765−4775) 上。

论文链接：

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

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

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