發(fā)布時(shí)間：2018-05-19 08:57

  本文選題：聚合物半導(dǎo)體 + 高遷移率��； 參考：《湘潭大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：設(shè)計(jì)合成新型的聚合物構(gòu)建單元是開發(fā)綜合性能優(yōu)異、高遷移率聚合物半導(dǎo)體材料的關(guān)鍵所在。本論文基于新型四噻吩并蒽衍生物給體單元(TTB-2Br),設(shè)計(jì)并合成了三種聚合物半導(dǎo)體材料,并研究了三種聚合物半導(dǎo)體材料的場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能。此外,基于新型梯形并雜環(huán)類電子型受體構(gòu)建單元(IDTO-2Br和IDTCN-2Br),設(shè)計(jì)并合成了四種聚合物半導(dǎo)體材料,初步研究了四種材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。具體研究?jī)?nèi)容如下:1)運(yùn)用二維π拓展策略,開發(fā)了一類長烷基支鏈取代四噻吩并蒽類聚合物半導(dǎo)體構(gòu)建單元(TTB-2Br),并設(shè)計(jì)合成了三種結(jié)構(gòu)新穎的TTB基聚合物半導(dǎo)體材料(PTTB-2T,PTTB-TT和PTTB-BZ)。結(jié)果表明:三種TTB基聚合物都具有很好的熱力學(xué)穩(wěn)定性,良好的溶解性、較低的HOMO能級(jí)值,良好的共平面性及緊密的π-π堆積距離;相對(duì)于全給體型聚合物PTTB-2T和PTTB-TT,給-受體型聚合物PTTB-BZ薄膜展現(xiàn)出更緊密的π-π堆積、更有序的纖維結(jié)晶相結(jié)構(gòu)和更大的結(jié)晶谷粒。因而,PTTB-BZ獲得更高的空穴傳輸性能,其最高空穴遷移率達(dá)0.15cm~2V~(-1)s~(-1)。2)通過對(duì)引達(dá)省并二噻吩母核的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行衍生和修飾,設(shè)計(jì)并合成了2-癸基-十四烷基取代的受體型構(gòu)建單元IDTO-Br和IDTCN-2Br。通過與給體單元(聯(lián)二噻吩和乙烯雙鍵)共聚,成功合成出了四種結(jié)構(gòu)新穎的D-A型聚合物半導(dǎo)體材料(PIDTO-V,PIDTO-2T,PIDTCN-V和PIDTCN-2T)。四種聚合物均表現(xiàn)出良好的溶解性、良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性和較高的數(shù)均分子量。吸收光譜測(cè)試結(jié)果表明:PIDTO-V和PIDTO-2T的光學(xué)帶隙分別窄至1.27和1.30 eV。電化學(xué)測(cè)試表明:強(qiáng)缺電性羰基和二氰基乙烯基團(tuán)的引入,使得四種聚合物均表現(xiàn)出較低的HOMO/LUMO能級(jí)。而且,含二氰基乙烯取代的聚合物PIDTCN-V和PIDTCN-2T的LUMO能級(jí)值都低于 4.2 eV以下,如此低的LUMO能級(jí)值有利于制備出空氣穩(wěn)定的電子傳輸型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這些研究數(shù)據(jù)展現(xiàn)出了這四種D-A型聚合物半導(dǎo)體材料在高性能有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的應(yīng)用潛力。
[Abstract]:The design and synthesis of novel polymer building units is the key to the development of polymer semiconductor materials with excellent comprehensive properties and high mobility. In this paper, three kinds of polymer semiconductor materials are designed and synthesized based on a novel tetrathiophene anthracene derivative donor unit TTB-2Br-O, and the field effect transistor properties of three kinds of polymer semiconductor materials are studied. In addition, four kinds of polymer semiconductor materials were designed and synthesized based on the new trapezoid heterocyclic electron receptor construction units, IDTO-2Br and IDTCN-2Br-0.The relationship between the structure and properties of the four materials was preliminarily studied. The specific research contents are as follows: (1) by using the two-dimensional 蟺 expansion strategy, a class of long alkyl branched tetrathiophene anthracene polymer semiconductor building units, TTB-2BrN, have been developed, and three novel TTB based polymer semiconductor materials, PTTB-2TnPTTB-TT and PTTB-BZN, have been designed and synthesized. The results show that all three kinds of TTB based polymers have good thermodynamic stability, good solubility, low HOMO energy level, good coplanar property and close 蟺-蟺 packing distance. Compared with PTTB-2T and PTTB-TTT, the PTTB-BZ films exhibit more compact 蟺-蟺 stacking, more ordered crystalline phase structure and larger crystalline grains. Therefore, PTTB-BZ has higher hole transport performance. The highest hole mobility of PTTB-BZ is up to 0.15 cm ~ (2) V ~ (+) ~ (1) ~ (1) ~ (2) ~ (2). By the derivation and modification of the molecular structure of dithiophene mother nucleus, 2-decyl-tetradecyl substituted IDTO-Br and IDTCN-2Brare have been designed and synthesized. By copolymerization with donor units (dithiophene and ethylene double bonds), four novel D-A polymer semiconductor materials, PIDTO-V, PIDTO-2T, PIDTCN-V and PIDTCN-2TN, were successfully synthesized. The four polymers showed good solubility, good thermodynamic stability and high molecular weight. The results of absorption spectra show that the optical band gap of PIDTO-V and PIDTO-2T is narrow to 1.27 and 1.30 EV, respectively. Electrochemical measurements show that the introduction of strongly electrically deficient carbonyl and dicyano-vinyl groups makes the four polymers exhibit lower HOMO/LUMO energy levels. Moreover, the LUMO energy levels of PIDTCN-V and PIDTCN-2T are lower than 4.2eV, so a low LUMO energy level can be used to produce air-stable electron-transfer field-effect transistors. These data demonstrate the potential of these four kinds of polymer semiconductor materials in high performance field effect transistors.
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN386;O633.5;TN304

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本文編號(hào)：1909485