梯狀n-型有機(jī)半導(dǎo)體
梯狀有機(jī)半導(dǎo)體是一類(lèi)非常重要的半導(dǎo)體材料, 這類(lèi)半導(dǎo)體具有剛性結(jié)構(gòu)、高共面性及載流子高度離域等特性,從而有利于實(shí)現(xiàn)高遷移率的晶體管器件, 因此梯狀有機(jī)半導(dǎo)體對(duì)材料的基本物理化學(xué)性質(zhì)研究和高性能有機(jī)半導(dǎo)體的開(kāi)發(fā)都具有重要意義。梯狀有機(jī)半導(dǎo)體材料通常富有電子,在電子器件中作為p-型半導(dǎo)體使用。由于合成挑戰(zhàn)和同時(shí)拉電子基團(tuán)帶來(lái)的空間位阻,缺電子的梯狀n-型有機(jī)半導(dǎo)體材料非常稀缺,難以合成,相對(duì)于p-型半導(dǎo)體載流子遷移率要低、器件穩(wěn)定性要差。酰亞胺高分子半導(dǎo)體是有機(jī)電子領(lǐng)域最為重要的半導(dǎo)體材料之一,由于酰亞胺的強(qiáng)拉電子效應(yīng),迄今為止高性能的n-型有機(jī)半導(dǎo)體材料通常都帶有酰亞胺或酰胺基團(tuán)。郭旭崗從博士期間在國(guó)際上率先并系統(tǒng)性地研究了各類(lèi)酰亞胺高分子半導(dǎo)體材料及其在有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用,并實(shí)現(xiàn)了突出的器件性能(Chem. Rev. 2014, 114, 8943-9021)。 雙噻吩酰亞胺是一個(gè)重要的梯狀有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)建單體, 前期工作中郭旭崗以雙噻吩酰亞胺為單體成功構(gòu)建一系列高性能有機(jī)半導(dǎo)體材料(Nature Photonics, 2013, 7, 825-833; J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1405-1418; J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18427-18439; J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 12565-12579; Adv. Mater. 2012, 24, 2242-2248)。 郭旭崗課題組結(jié)合梯狀有機(jī)半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì),對(duì)雙噻吩酰亞胺進(jìn)行了拓展,合成了一系列具有可調(diào)控共軛長(zhǎng)度的梯狀n-型有機(jī)半導(dǎo)體材料。這一系列材料具有精確的化學(xué)結(jié)構(gòu)、易溶液加工、高共面性、良好的結(jié)晶度、可調(diào)控的光電性質(zhì)及半導(dǎo)體能級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)用于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的n-型半導(dǎo)體器件性能, 電子遷移率達(dá)到0.05 cm2 V-1 s-1。這一系列材料為基礎(chǔ)的物理化學(xué)性質(zhì)研究和高性能的有機(jī)半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)提供了良好的平臺(tái)。
南方科技大學(xué)
2021-04-13