南科大郭旭岗教授课题组Nature: 在有机半导体n-型掺杂研究的最新进展
图1. 基于过渡金属催化的n-型分子掺杂概念。蓝色线条代表过渡金属催化掺杂路径,催化剂的引入大幅度降低了反应能量势垒,从而掺杂效率可以实现数量级的提升。
在本研究中,研究团队报道了一种具有普适性的、基于过渡金属催化的高效有机半导体n-型掺杂技术。如图1所示,通过引入过渡金属纳米粒子(如Pd, Pt, Au)或可溶液法加工的有机金属配合物(如Pd2(dba)3)等作为催化剂,预期可以降低前体类型分子的掺杂反应活化能,从而有效提升其掺杂反应速率、掺杂效率和表观还原能力。
视频1. 在室温下和空气中,无催化剂(左)和使用金纳米粒子催化剂(右)时的掺杂反应对比。催化剂的引入显著提升了掺杂能力,导致了半导体溶液颜色的快速改变,实现了半导体的高效快速n-型掺杂。
图2. 分子掺杂剂N-DMBI-H掺杂机理的DFT计算结果,青色和橙色分别对应无催化剂和有催化剂的掺杂过程的吉布斯自由能变。
图3. n-型有机半导体的催化掺杂技术实现了包括有机热电器件(Organic Thermoelectrics)和有机薄膜晶体管(Organic Thin-Film Transistors)在内的多种有机电子器件性能的大幅度提升。
论文链接:
https://doi.org/10.1038/s41586-021-03942-0
来源:南方科技大学材料科学与工程系
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