中科院化学所在有机共轭聚合物半导体研究方面取得系列进展

编者：新能源产业未来必将有广阔空间，在新能源领域化学产业未来必将有一番作为，包括光伏新材料产业链，锂电产业链都会有化学产业发挥重要的作用，化工邦也将持续关注，该领域 的机会！

正文如下：转自中科院化学所

近年来，有机共轭聚合物由于具有优异的半导体性质，其研究受到广泛关注。人们发现聚合物的侧链不仅可以提高聚合物在有机溶剂中的溶解性，而且可以影响聚合物的半导体性能。 

　　在中国科学院战略性先导科技专项的支持下，化学所有机固体院重点实验室的科研人员在调控侧链改变聚合物半导体性能的研究方面取得系列研究进展。他们在聚合物侧链中引入脲基团，得到了侧链含功能基团的共轭聚合物，如图1所示。由于侧链间的氢键相互作用，聚合物薄膜的有序性增强；与不含脲基团的聚合物相比，其场效应晶体管迁移率由3.4cm²V^-1s^-1提升到13.1cm²V^-1s^-1，体异质结太阳能电池光电转换效率也由3.8%提升到6.8%。此研究结果为聚合物侧链的研究提供了新的思路，最近发表在《美国化学会志》上 (J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 173)。 

　　进一步研究发现，在共轭给-受体聚合物（DPPTTT）薄膜中引入四甲基铵盐，共轭聚合物薄膜的载流子迁移率得到了大幅提高。以此掺杂后的共轭高分子薄膜制备的场效应晶体管的迁移率达到26.2 cm²V^-1s^-1，而且具有高开关比、强空气稳定性。对其机理研究表明，四甲基铵盐的存在限制了侧链扭转，使薄膜有序性得到了提高，从而提升了其半导体性能（Sci. Adv.2016, 2, e1600076.）。该结果被NanotechWeb以“Ionic additive improves OFETs”为题进行了报道。 

图1 侧链含有脲基团的共轭聚合物与其薄膜结构和半导体性能变化