基于苯乙烯和苯并噻二唑共聚场效应发光高分子材料的设计合成及性能研究

共轭高分子材料由于其优异的光电性能和可溶液加工等特性在有机光电器件中具有重要应用.本工作采用Stille偶联和Suzuki聚合反应,合成了两个由经典发光基元苯乙烯片段和共轭吸电子结构基元苯并噻二唑共聚的高分子材料聚（1,2-双（2,5-双（异辛氧基）亚苯基亚乙烯基-2,1,3-苯并噻二唑））（PVBT）和聚（1,2-双（2,5-双（正辛氧基）亚苯基亚乙烯基-2,1,3-苯并噻二唑））（nPVBT）.通过凝胶渗透色谱（GPC）、元素分析及差式扫描量热法（DSC）对PVBT和nPVBT两种高分子材料的结构及热稳定性进行表征,结果表明它们均具有良好的热稳定性,分解温度约380℃.由于烷氧基链的存在,两个材料具有良好的溶解性及成膜加工性.PVBT和nPVBT均表现出优异的发光特性,最大发射波长在590~605 nm范围,溶液下荧光量子产率为23%~35%,固态薄膜下量子产率为12%~20%.以这两个高分子材料薄膜作为活性层,所制备的顶栅-底接触型有机场效应晶体管器件显示出典型的p型电荷传输性能,空穴迁移率可达1.1×10^-4 cm²·V^-1·s^-1,开关比为10³~10⁴.本研究为发展高性能光电集成高分子材料提供了新思路,有望推动有机光电集成器件的研究.     

基于表面等离子共振效应的有机光敏晶体管

通过原位制备金纳米颗粒,利用表面等离子共振效应,在金纳米颗粒表面旋涂无可见光响应的聚合物获得了同时具有高迁移率(0.12 cm2·V-1·s-1)和高响应度(11.6 A/W)的有机光敏晶体管.金纳米颗粒表面的化学修饰对提高器件性能起到关键作用.基于表面等离子共振效应建立了一种利用无可见光响应(或弱可见光响应)有机半导体获得高性能有机光敏晶体管的方法.     

有机微纳晶场效应晶体管

有机单晶中分子排列长程有序、无晶界且杂质和缺陷很少,是揭示有机半导体材料本征性能和制备高迁移率器件的最佳选择。因此,有机单晶材料对于构筑高性能电子器件和电路等方面具有无可比拟的优势。同时,有机单晶材料也为揭示半导体材料微观分子堆积与宏观电性能关系提供了重要手段。有机分子间以弱的范德华力相结合,因此,有机半导体单晶多以微纳晶形式存在。目前,种类繁多的有机微纳晶半导体材料被广泛应用于高性能场效应晶体管器件,这些器件的研究不仅可以筛选出高性能的有机半导体材料,也为科研人员提供更多的机会来理解有机半导体中电荷传输的物理内涵。本综述介绍了有机单晶场效应晶体管的基本结构和运行机理;微纳晶制备、表征方法以及器件构筑方法;总结了近三年来有机微纳晶半导体材料与器件取得的最新研究进展;探讨了当前有机微纳晶研究的热点和趋势并分析了面临的挑战。     

共轭高分子光电功能材料的多尺度性能研究——聚合物电子学领域中的新机遇

共轭高分子材料特异的金属或半导体的电子特性兼有质轻、价廉、易于加工的优点使其在有机场效应晶体管、有机太阳能电池和有机发光二极管等领域显示了重要的应用前景.然而,尽管经过几十年的不断研究,共轭高分子材料种类及其相关器件性能均已得到显著发展,但是共轭高分子材料的本征电荷传输特性仍不清楚,其研究面临巨大挑战,这主要是由共轭高分子材料本身分子量分布弥散、分子间相互缠结以及在常规旋涂薄膜器件中分子高度无序等特性所决定的.从调控共轭高分子聚集态结构的角度出发,不断提高共轭高分子的结构有序性及减小电荷传输过程中的晶界及缺陷密度,是实现共轭高分子材料本征性能认识的有效途径之一.本文首先简单归纳总结了研究者在共轭高分子多尺度聚集态结构调控及性能研究方面的初步结果,进一步结合国内外相关研究进展,重点对共轭高分子晶体方面的工作展开详细介绍,最后对该领域未来发展的挑战及机遇进行了简单评述.     

有机共晶光电功能材料与器件

在双组分或多组分有机共晶中,特殊的分子堆积方式和聚集态结构以及不同组分之间的协同和集合效应,使得有机共晶不仅保留了单一组分的固有属性,而且展现出更多新颖的宏观光电性质,在电导、铁电、双极性电荷传输、光响应、发光和给受体组分间电荷转移过程等方面具有重要的研究价值和应用前景,为有机单晶器件的高性能化和多功能化发展提供了新途径。因此,有机共晶的制备和性能研究逐渐成为近年来的热点。在本文中我们首先详细地介绍了有机共晶的分类情况,根据形成晶体的作用力分为电荷转移晶体、通过π-π相互作用形成的晶体和以分子间氢键、卤键相互作用为主的晶体;其次,以经典的7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷（TCNQ）、1,2,4,5-苯四甲腈（TCNB）和富勒烯（C₆₀）三种典型的受体分子为例,列举了常见的有机给受体材料;再次,介绍了8种制备有机共晶的常用方法,讨论了有机共晶中分子排布方式对性能的影响;最后,介绍了有机共晶在光电器件中的应用。我们相信有机共晶的理论和应用研究会进一步丰富和推动有机晶体材料和光电子学领域的发展。     

共轭聚合物微纳晶的制备与表征及其在场效应晶体管器件中的应用

导电聚合物是20世纪70年代发展起来的一个新兴研究领域,因其在有机光电子学中诱人的应用前景备受关注.但是,目前大部分的聚合物光电器件都是基于薄膜构筑的,大量的缺陷及无规的分子排列不利于我们对材料本征性能的评估及高性能光电器件的构筑.有机单晶具有分子长程有序、低缺陷和无晶界等优点,是用来解决这些问题的最佳选择,但是高质量聚合物单晶的获得一直都是一个挑战性的问题.本文综述了目前有关共轭聚合物微纳晶的制备、表征及其在场效应晶体管器件应用中的研究进展,并对共轭聚合物微纳晶材料与器件的发展前景和面临的一些问题做了简要的讨论.     

新型萘/苝酰亚胺取代丁二炔衍生物的合成及拓扑聚合

经5步反应制备了萘/苝酰亚胺取代的端炔和碘炔单体, 通过Sonagashira偶联反应合成了2个新型对称丁二炔单体浅黄色粉末2-[4-(4-{4-[7-(庚-3-基)-1,3,6,8-四氧亚基-1,2,3,6,7,8-六氢异喹啉并[6,5,4-def]异喹啉-2-基]苯基}丁-1,3-二炔基)苯基]-7-(辛-4-基)-1,2,3,6,7,8-六氢异喹啉并[6,5,4-def]异喹啉-1,3,6,8-四酮(diNDI)和暗红色粉末2-[4-(4-{4-[1,3,8,10-四氧亚基-9-(二十三烷-12-基)-1,2,3,8,9,10-六氢异喹啉并[6',5',4':9,1,2]蒽并[6,5,10-def]异喹啉-2-基]苯基}丁-1,3-二炔基)苯基]-9-(二十三烷-12-基)-1,2,3,8,9,10-六氢异喹啉并[6',5',4':9,1,2]蒽并 [6,5,10-def]异喹啉-1,3,8,10-四酮(diPDI), 产率分别达60%和70%. 由于NDI和PDI基元的强吸电子作用, diNDI和diPDI表现较低的最低未占分子轨道(LUMO)能级, 分别为?3.80和?3.70 eV. 单晶数据表明, 萘酰亚胺基元的分子间氢键及π-π作用对diNDI分子堆积结构起主导作用, diNDI呈层状堆积模式. 由差示扫描量热(DSC)实验结果可知, diNDI丁二炔经加热可发生固态聚合. 加热条件下diNDI的紫外-可见吸收光谱及原位拉曼光谱特征峰以及在波长532 nm激光强度为10%的辐照条件下原位拉曼光谱特征峰的变化均表明diNDI微纳晶发生了非常规的1,4-加成聚合, 并且新生成的共轭主链是无序的, 同时发现激光辐照条件下更易促进聚合反应.     

共轭聚合物材料的有序化,结晶化及器件应用研究

聚合物半导体材料因其可溶液加工的特点在构筑大面积、价廉、柔性有机器件方面引起了人们的广泛兴趣.但是,通常情况下,器件中聚合物半导体薄膜都是通过旋涂方式制备,该薄膜中分子的有序性差而且存在大量的晶界和缺陷,这不利于聚合物半导体材料本征性能的合理评价和高性能聚合物光电器件的制备.因此,如何制备高取向聚合物薄膜一直是该领域研...     

有机发光晶体管的关键材料和器件研究※

有机发光晶体管(organic light-emitting transistor, OLET)是一种变革性的小型化有机光电器件, 其在同一器件中集成了场效应晶体管和发光二极管的两种器件功能, 在材料的基础物性研究、新型柔性显示/照明、有机电泵浦激光以及片上集成光电子器件等方面都具有着重要的研究意义. OLET独特的器件结构及工作模式使其对核心的关键材料和器件制备提出了新的要求, 而高性能OLET器件的构筑需要从材料和器件两个方面同时进行优化与改善. 近五年作者课题组和合作者在全面调研和分析OLET领域整体研究背景和存在基本科学问题基础上, 聚焦于高迁移率发光有机半导体关键材料的开发和高效OLET器件(线光源和面光源发光模式)的构筑两个方面开展了初步的探索性研究, 发展了系列特别是基于蒽和芴的高迁移率发光/激光有机半导体材料, 构筑了高性能的单组分有机单晶OLET器件和新型平面OLET面光源发射显示器件, 为进一步推动OLET及其相关领域发展奠定了重要的材料和器件研究基础.     

并五苯及其衍生物在有机场效应晶体管中的应用

有机场效应晶体管（organic field—effect transistors,OFETs）是以有机半导体材料作为有源层,通过电场控制电流的电子器件．与传统的无机半导体器件相比,由于其可应用于生产大面积、柔性、低成本电子设备而备受关注,在有机存储器件、有机太阳能电池、柔性平板显示和电子纸等众多领域具有潜在而广泛的应用前景．并苯类材料因其紧密的分子堆积及优异的半导体性能被广泛研究．其中,并五苯及其衍生物在场效应晶体管中表现出良好的性质,其效果甚至可以与非晶硅相媲美,但并五苯较差的溶解性及环境稳定性阻碍了其进一步应用．科研工作者通过对分子结构进行修饰改造设计,合成了一系列并五苯的衍生物,其不仅在稳定性、电学性能和溶解性方面有很大提高,还可以将该p-型半导体材料拓展到双极性及n-型半导体材料领域．本文对并五苯及其衍生物在有机场效应晶体管中的应用进行了较为全面的综述,期望对该领域的研究起到一定的推动作用．