本文關(guān)鍵詞：基于吡啶作為橋接單元的1,4-二酮吡咯并吡咯共軛聚合物的合成及光電性能

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【摘要】：可溶液加工的π共軛聚合物因其具有成本低廉、質(zhì)量輕、可制備大面積器件、柔性器件等突出特性,成為近年來人們的研究熱點(diǎn)。通過合理設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)來調(diào)控和改善其光學(xué)性質(zhì),前線分子軌道能級(jí)、薄膜表面形貌、載流子遷移率等,以期望獲得性能優(yōu)異的有機(jī)光電功能材料。其中,以電子給體-受體(D-A)交替結(jié)構(gòu)的窄帶隙共軛聚合物成為合成設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。吡咯并吡咯二酮(DPP)具有強(qiáng)的吸電子特性、良好的平面結(jié)構(gòu)及高的載流子遷移率;此外,吡咯并吡咯二酮可以在3,6位引入不同的芳香基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)修飾,以此調(diào)節(jié)基于DPP共軛聚合物的吸收光譜及HOMO/LUMO能級(jí)。因此,本論文設(shè)計(jì)合成了一系列基于DPP的新型共軛聚合物,應(yīng)用于聚合物太陽電池及聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研究中。本文第二章,通過Stille偶聯(lián)合成了基于DPP和(E)-1,2-二(噻吩-2-基)乙烯的共軛聚合物PTDPP-Ph和PTDPP-Py,引入苯基或2-吡啶基作為橋接單元。將兩種聚合物作為給體材料分別與PC61BM共混作為活性層,制備本體異質(zhì)結(jié)太陽電池,聚合物PTDPP-Ph的開路電壓、短路電流、填充因子、能量轉(zhuǎn)換效率分別為0.95 V、5.20 mA cm-2,50.78%,2.51%;聚合物PTDPP-Py的開路電壓、短路電流、填充因子、能量轉(zhuǎn)換效率分別為0.70 V、8.80 mA cm-2,52.93%,3.26%。本文第三章,通過Stille偶聯(lián)合成了基于DPP和2,5-二(3-己基噻吩-2-基)噻吩并[3,2-b]噻吩的區(qū)域異構(gòu)共軛聚合物d-PDBPy和p-PDBPy。通過改變橋接單元吡啶基在聚合物鏈中的取向,聚合物的空間結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)、HOMO/LUMO能級(jí)發(fā)生明顯的變化。以聚合物d-PDBPy和p-PDBPy作為活性層,制備底柵極/頂接觸結(jié)構(gòu)的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFETs)器件,其空穴遷移率分別為3.2×10-4 cm~2V~(-1) s~(-1),0.35 cm~2V~(-1) s~(-1)。本文第四章,以2-吡啶基取代的DPP為受體單元,延長(zhǎng)聚合物鏈中給體單元的共軛長(zhǎng)度,合成了聚合物PDBPy-T、PDBPy-TT、PDBPy-DTT。將三種聚合物作活性層,制備底柵極/頂接觸結(jié)構(gòu)的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFETs)器件,聚合物PDBPy-T、PDBPy-TT、PDBPy-DTT的空穴遷移率分別為3.0×10-4 cm~2V~(-1) s~(-1),3.1×10-3 cm~2V~(-1) s~(-1),3.0×10-5 cm~2V~(-1)s~(-1)。
【關(guān)鍵詞】：共軛聚合物 吡咯并吡咯二酮 聚合物太陽電池 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O633.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 引言11
• 1.2 聚合物太陽電池11-15
• 1.2.1 聚合物太陽電池的研究意義及進(jìn)程11
• 1.2.2 聚合物太陽電池的工作機(jī)理及器件結(jié)構(gòu)11-14
• 1.2.3 聚合物太陽電池的性能參數(shù)14-15
• 1.3 聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管15-16
• 1.3.1 聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研究意義及進(jìn)程15
• 1.3.2 聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的器件結(jié)構(gòu)和工作原理15-16
• 1.3.3 聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能指標(biāo)16
• 1.4 DPP在有機(jī)半導(dǎo)體材料方面的應(yīng)用16-27
• 1.4.1 基于DPP的共軛聚合物在太陽能電池方面的應(yīng)用17-24
• 1.4.2 基于DPP的共軛聚合物在場(chǎng)效應(yīng)晶體管方面的應(yīng)用24-27
• 1.5 本論文的研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新之處27-29
• 1.5.1 本論文的研究?jī)?nèi)容27-28
• 1.5.2 本論文的創(chuàng)新之處28-29
• 第二章 2-吡啶基取代苯基對(duì)吡咯并吡咯二酮共軛聚合物的光電性能影響29-44
• 2.1 引言29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分29-35
• 2.2.1 原料和試劑29-30
• 2.2.2 表征儀器和設(shè)備30-31
• 2.2.3 聚合物太陽電池器件的制備31
• 2.2.4 聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備31
• 2.2.5 單體及聚合物的設(shè)計(jì)合成31-35
• 2.3 結(jié)果與討論35-43
• 2.3.1 聚合物的合成與表征35-36
• 2.3.2 聚合物的熱穩(wěn)定性能36
• 2.3.3 聚合物的光物理性能36-37
• 2.3.4 聚合物的電化學(xué)性能37-38
• 2.3.5 聚合物的理論計(jì)算38-39
• 2.3.6 聚合物的場(chǎng)效應(yīng)性能研究39-40
• 2.3.7 聚合物的光伏性能40-42
• 2.3.8 聚合物與PC61BM的共混形貌分析42-43
• 2.4 本章小節(jié)43-44
• 第三章 吡啶基取向?qū)量┎⑦量┒曹椌酆衔锏墓怆娦阅苡绊?/span>44-59
• 3.1 引言44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分44-50
• 3.2.1 原料和試劑44-45
• 3.2.2 表征儀器和設(shè)備45
• 3.2.3 聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備45-46
• 3.2.4 單體及聚合物的設(shè)計(jì)合成46-50
• 3.3 結(jié)果與討論50-58
• 3.3.1 聚合物的合成與表征50-51
• 3.3.2 聚合物的熱穩(wěn)定性能51
• 3.3.3 聚合物的光物理性能51-52
• 3.3.4 聚合物的電化學(xué)性能52-53
• 3.3.5 聚合物的理論計(jì)算53-54
• 3.3.6 聚合物的場(chǎng)效應(yīng)性能54-57
• 3.3.7 聚合物的表面形貌分析57-58
• 3.4 本章小節(jié)58-59
• 第四章 給體單元共軛長(zhǎng)度的控制對(duì)DPP共軛聚合物光電性能的影響59-68
• 4.1 引言59
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分59-62
• 4.2.1 原料和試劑59-60
• 4.2.2 表征儀器和設(shè)備60
• 4.2.3 聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備60
• 4.2.4 單體及聚合物的設(shè)計(jì)合成60-62
• 4.3 結(jié)果與討論62-67
• 4.3.1 聚合物的合成與表征62
• 4.3.2 聚合物的熱穩(wěn)定性能62
• 4.3.3 聚合物的光物理性能62-63
• 4.3.4 聚合物的電化學(xué)性能63-64
• 4.3.5 聚合物的理論計(jì)算64-65
• 4.3.6 聚合物的場(chǎng)效應(yīng)性能65-67
• 4.4 本章小節(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果78-79
• 致謝79-80
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見80

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4 王y，

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