多元杂环萘二酰亚胺衍生物的合成及其场效应性能研究

杂环修饰的萘二酰亚胺(NDI)类化合物由于其独特的光电性能被研究人员广泛关注,并应用于有机场效应晶体管(OFETs)、有机太阳能电池中(OSCs)、传感器等领域。但是含有给受体单元的多元杂环萘二酰亚胺衍生物的合成并不容易,本文通过简单高效的方法设计合成了含有氮、硫原子的11个杂环类萘二酰亚胺衍生物,并通过紫外可见吸收光谱、循环伏安曲线和X射线衍射对其进行了物性研究。通过溶液旋涂法,制备了该材料的底栅底接触场效应晶体管器件,在空气中表现出p型半导体性能,当退火温度为140 ℃时性能达到最优,其空穴迁移率为0.2 cm_²?V_^-1?s_^-1。     

含硒杂环萘二酰亚胺衍生物的合成及其场效应性能研究

萘二酰亚胺(NDI)类化合物由于其较好的平面性和较强的接受电子能力,被广泛应用于有机场效应晶体管(OFETs)和有机太阳能电池中(OSCs).然而,高迁移率的n型和双极性NDI类半导体材料较少.基于此,本文设计合成了核位硒杂环修饰的NDI衍生物,通过引入1,2-二硒苯和1,2-二硒萘基团,对其能级进行了有效的调控,获得...     

薁封端的引达省并二噻吩类衍生物的设计合成及性质研究

根据薁五元环的富电子性和七元环的缺电子性,设计合成了两个基于引达省并二噻吩(IDT)和薁的同分异构体化合物1和2,对其紫外-可见吸收光谱、电化学及质子响应等物理化学性质进行了研究.化合物1和2在物理化学性质和有机场效应晶体管(OFET)器件性能方面表现出明显差异,均具有可逆的质子响应特性,质子化之前的末端吸收峰在400...     

酰胺与酰亚胺类n型有机半导体材料的研究进展

有机半导体材料具有来源丰富、化学结构可裁剪、柔韧性较高、器件制备温度低和塑料衬底兼容性好等优点,极大地拓展了电子器件的功能与应用.然而,电子传输型(n型)有机半导体在分子多样性、载流子迁移率和空气稳定性方面远远落后于空穴传输型(p型)半导体,从而阻碍了双极晶体管、p-n结和有机互补电路的发展.酰胺或酰亚胺功能化能显著提高有机材料的电子亲和势,是构建高性能n型有机半导体的重要策略.本综述总结了近年来萘二酰亚胺类、苝二酰亚胺类、吡咯并吡咯二酮类、异靛蓝类和其他酰胺/酰亚胺类小分子和聚合物n型有机半导体材料的研究进展,从分子设计角度出发,深入讨论了分子结构如何改变分子前线轨道能级、分子间相互作用力、聚集态结构、器件稳定性和电学性能,最后对其未来的发展方向和面临的挑战进行了展望.     

基于荧蒽酰亚胺的立构规整共轭高分子的合成与场效应晶体管性能

荧蒽是一种典型的具有高度平面结构的稠环芳烃,中心独特的五元环赋予了它缺电子特性,因此非常适合用于构筑稠环酰亚胺类受体砌块。然而,由于功能化位置受限,荧蒽酰亚胺砌块还未能成功用于共轭高分子的构建。本工作基于一种具有不对称结构的2,3-酰亚胺荧蒽砌块,成功构建了两个新型给受体(D-A)型共轭高分子,即无规结构的PF1以及立构规整结构的PF2,并详细表征了它们的光物理性质以及场效应晶体管器件性能。研究发现,PF2由于立构规整结构形成了相对有序的分子聚集以及更加优异的薄膜形貌,所制备的场效应晶体管器件表现出1.72×10^-5 cm²·V^-1·s^-1的空穴迁移率,而基于无规PF1制备的场效应晶体管则未能测出器件性能。本工作不仅表明2,3-酰亚胺荧蒽作为受体砌块在构建新型D-A型高分子半导体上具有一定的发展潜力,且进一步证实了分子规整性对分子堆积行为和光电性能的关键影响。     

6,12-二(三乙基硅乙炔基)二苯并苯并二噻吩的合成、表征及性能研究

合成了6,12-二(三乙基硅乙炔基)二苯并[d,d’]苯并[1,2-b;4,5-b’]二噻吩,并通过熔点测定、元素分析、核磁共振谱、质谱及X-单晶衍射分析对其进行了表征,同时对其作为有机场效应管(OFET)材料的性能进行了测试.结果表明,该材料在器件中载流子迁移率高达0.53 cm2/Vs,开关比为105.     

二萘嵌苯二酰亚胺衍生物的半导体性质

应用密度泛函理论研究了四种二萘嵌苯二酰亚胺(PDI)(N,N'-二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(1), N,N'-二(3-氯苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(2), N,N'-二(3-氟苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(3)和N,N'-二(3,3-二氟苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(4))半导体材料的最高占据轨道和最低未占据轨道能量、离子化能和电子亲和能以及在电荷传导过程中的重组能. 与化合物2-4的最高占据轨道和最低未占据轨道能量变化相同, 在PDI分子外围引入氯苯甲基或氟苯甲基后导致化合物2-4的绝热电子亲和能有不同程度的增加. 应用Marcus电子传导理论, 计算了这四种半导体材料应用于有机场效应晶体管在电子传递过程中的电子耦合和迁移率. 计算结果表明:这四种化合物相对于金属金电极而言具有较小的电子注入势垒, 是优良的n型半导体材料. 计算的这四种半导体材料的电子传输迁移率分别为5.39, 0.59, 0.023和0.17 cm2·V-1·s-1. 通过研究化合物分子在还原过程中几何结构变化和在化合物3晶体中不同类型的电子传递路径, 合理地解释了化合物1-4在有机场效应晶体管电荷迁移过程中具有较高的电子迁移率.     

含杂原子的并五苯类似物合成及场效应性能研究

以N,N'-二苯基-1,4-苯二胺为原料, 合成了含硫和氮杂原子的并五苯类似物, 用可见-紫外吸收光谱和电化学测试对这类化合物进行表征, 确定了其光学带隙及轨道能级, 与并五苯相比它们具有低的最高占用分子轨道能级. 得到了三苯并二噻嗪的单晶结构, 分子具有平面结构, 分子间具有强的π…π相互作用和N…S相互作用. 首次将该类并五苯类似物应用于有机薄膜场效应晶体管中, 器件显示好的场效应特性, 迁移率为0.01 cm²·V^-1·s^-1.     

掺杂在有机场效应晶体管中的应用进展

有机场效应晶体管(OFETs)作为一种新型的电子器件,以其柔性、可大规模简单制备等优势获得了广泛的关注。 但是,OFETs面临着器件性能不足、调控手段复杂等问题。人们尝试使用掺杂对这些问题加以解决。 本文结合本课题组的相关工作,对掺杂技术在OFETs上的应用进行归纳、总结和展望。     

有机半导体薄膜空间电荷分布对晶体管性能影响的研究进展

有机场效应晶体管(OFETs)是下一代柔性电子产业的基础元件,具有可弯曲、透明、低成本、可溶液加工等优良特性,并逐渐开始应用于生物传感器、柔性显示等领域。 然而,OFETs仍存在如工作电流小、跨导小、开关比低、空气稳定性差等问题,限制了其进一步的发展。 OFETs器件的性能主要受到导电沟道中电荷和电流分布的影响,若能通过外加手段,调控沟道中的电荷和电流分布,可能获得具有更高性能或新机理的器件。 本文结合课题组内的工作,对国内外该领域的最新进展进行综述和展望。     

有机薄膜晶体管半导体材料的研究进展

有机薄膜晶体管(organic thin-film transistors,OTFTs)具有工艺简单、成本低及柔性良好等优点,在有源显示、传感及逻辑电路等领域有着十分重要的应用前景.实用性有机薄膜晶体管应具备高迁移率、高开关比、低阈值电压及良好的稳定性等性能.有机半导体材料是有机薄膜晶体管的主要组成部分,对器件的性能有着重要影响.介绍了有机薄膜晶体管的基本结构和运行模式,按照p型、n型及双极性分类总结了有机薄膜晶体管半导体材料的研究进展情况,最后对有机半导体材料的前景进行了展望.     

高迁移率有机薄膜晶体管材料进展

对近几年来高迁移率有机薄膜晶体管材料研究的主要发展作了简要介绍和评述,讨论了高迁移率有机半导体材料存在的问题和发展方向．     

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．     

有机单晶场效应晶体管

有机单晶场效应晶体管的研究对于探索电子的本质特性具有十分重要的意义。近几年来,不管是在制备技术还是在器件性能的研究方面,有机单晶场效应晶体管均取得了很大的进步,并由此引起了社会的广泛关注,成为场效应晶体管领域的一个重要研究方向。本文主要介绍了有机单晶的生长方法、有机场效应器件的各种制备技术、器件的迁移率及其影响因素,并对有机单晶场效应晶体管的发展前景和面临的一些问题作了简要的讨论。     

有机单晶场效应晶体管

有机单晶场效应晶体管的研究对于探索电子的本质特性具有十分重要的意义。近几年来,不管是在制备技术还是在器件性能的研究方面,有机单晶场效应晶体管均取得了很大的进步,并由此引起了社会的广泛关注,成为场效应晶体管领域的一个重要研究方向。本文主要介绍了有机单晶的生长方法、有机场效应器件的各种制备技术、器件的迁移率及其影响因素,并对有机单晶场效应晶体管的发展前景和面临的一些问题作了简要的讨论。     

Progresses in organic field-effect transistors and molecular electronics

In the past years, organic semiconductors have been extensively investigated as electronic materials for organic field-effect transistors (OFETs). In this review, we briefly summarize the current status of organic field-effect transistors including materials design, device physics, molecular electronics and the applications of carbon nanotubes in molecular electronics. Future prospects and investigations required to improve the OFET performance are also involved. __________ Translated from Huaxue Tongbao (Chemistry), 2006, 69(6) (in Chinese)