近日,南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系副教授郭旭崗課題組的2013級本科生王雨倫作為第一作者在國際材料領(lǐng)域一流期刊《材料化學(xué)》(Chemistry of Materials,Impact Factor: 9.407) 發(fā)表了關(guān)于基于頭碰頭鏈接雙噻吩聚合物半導(dǎo)體研究成果,題為“Alkynyl-Functionalized Head-to-Head Linkage Containing Bithiophene as a Weak Donor Unit for High-Performance Polymer Semiconductors”。
含炔鍵修飾的頭碰頭雙噻吩高分子半導(dǎo)體具有高共面性和結(jié)晶度
2016年11月,在美國波士頓舉行的材料研究協(xié)會秋季年會 (2016 Materials Research Society Fall Meeting)上,王雨倫應(yīng)邀以口頭報告的形式展示了關(guān)于此研究的相關(guān)成果。
王雨倫在美國材料研究協(xié)會秋季年會上作口頭報告
相對于傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體,有機(jī)半導(dǎo)體適用于低溫溶液法處理,因此材料易加工、可制備柔性大面積電子器件、能有效降低器件制造成本等優(yōu)勢,有機(jī)半導(dǎo)體材料在清潔能源和電子器件領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用空間和潛力。具有高度共面性、良好溶解能力和優(yōu)異物理化學(xué)性質(zhì)的構(gòu)建單元一直是高性能高分子半導(dǎo)體所需要的。該論文報道了一種新穎的高分子半導(dǎo)體構(gòu)建單元,通過引入炔鍵修飾的側(cè)鏈從而有效降低頭對頭雙噻吩結(jié)構(gòu)中的空間位阻,實現(xiàn)了高度的共面性,提供良好的溶解性,同時炔鍵的拉電子效應(yīng)有效地降低了高分子半導(dǎo)體的前線軌道能級。這項工作為有機(jī)電子領(lǐng)域提供了一個全新的材料設(shè)計思路。文章還詳細(xì)探究了以此構(gòu)建單元為基礎(chǔ)設(shè)計的高分子半導(dǎo)體材料及其在有機(jī)太陽能電池和有機(jī)場效應(yīng)晶體管中的優(yōu)異性能,并深入的研究了這些材料的性質(zhì)和器件性能關(guān)系。這類高分子半導(dǎo)體以其高度的結(jié)晶性和較低的最高占有分子軌道(HOMO)能級在太陽能電池中獲得1.0 V以上的開路電壓和接近8%的能量轉(zhuǎn)換效率,并在場效應(yīng)晶體管中展現(xiàn)出獨特的雙極性,獲得了超過0.05 cm2/VS的電子遷移率和0.13 cm2/VS 的空穴遷移率。
論文鏈接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.7b01052
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