本文關鍵詞：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。通過合理設計分子結構來調控和改善其光學性質,前線分子軌道能級、薄膜表面形貌、載流子遷移率等,以期望獲得性能優(yōu)異的有機光電功能材料。其中,以電子給體-受體(D-A)交替結構的窄帶隙共軛聚合物成為合成設計的重點。吡咯并吡咯二酮(DPP)具有強的吸電子特性、良好的平面結構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進行化學修飾,以此調節(jié)基于DPP共軛聚合物的吸收光譜及HOMO/LUMO能級。因此,本論文設計合成了一系列基于DPP的新型共軛聚合物,應用于聚合物太陽電池及聚合物場效應晶體管的研究中。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,制備本體異質結太陽電池,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,聚合物的空間結構、光學性質、HOMO/LUMO能級發(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/頂接觸結構的有機場效應晶體管(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,延長聚合物鏈中給體單元的共軛長度,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/頂接觸結構的有機場效應晶體管(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)。
【關鍵詞】：共軛聚合物 吡咯并吡咯二酮 聚合物太陽電池 有機場效應晶體管
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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程11
• 1.2.2 聚合物太陽電池的工作機理及器件結構11-14
• 1.2.3 聚合物太陽電池的性能參數(shù)14-15
• 1.3 聚合物場效應晶體管15-16
• 1.3.1 聚合物場效應晶體管的研究意義及進程15
• 1.3.2 聚合物場效應晶體管的器件結構和工作原理15-16
• 1.3.3 聚合物場效應晶體管的性能指標16
• 1.4 DPP在有機半導體材料方面的應用16-27
• 1.4.1 基于DPP的共軛聚合物在太陽能電池方面的應用17-24
• 1.4.2 基于DPP的共軛聚合物在場效應晶體管方面的應用24-27
• 1.5 本論文的研究內容及創(chuàng)新之處27-29
• 1.5.1 本論文的研究內容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 實驗部分29-35
• 2.2.1 原料和試劑29-30
• 2.2.2 表征儀器和設備30-31
• 2.2.3 聚合物太陽電池器件的制備31
• 2.2.4 聚合物場效應晶體管器件的制備31
• 2.2.5 單體及聚合物的設計合成31-35
• 2.3 結果與討論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 聚合物的電化學性能37-38
• 2.3.5 聚合物的理論計算38-39
• 2.3.6 聚合物的場效應性能研究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 吡啶基取向對吡咯并吡咯二酮共軛聚合物的光電性能影響44-59
• 3.1 引言44
• 3.2 實驗部分44-50
• 3.2.1 原料和試劑44-45
• 3.2.2 表征儀器和設備45
• 3.2.3 聚合物場效應晶體管器件的制備45-46
• 3.2.4 單體及聚合物的設計合成46-50
• 3.3 結果與討論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 聚合物的電化學性能52-53
• 3.3.5 聚合物的理論計算53-54
• 3.3.6 聚合物的場效應性能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 給體單元共軛長度的控制對DPP共軛聚合物光電性能的影響59-68
• 4.1 引言59
• 4.2 實驗部分59-62
• 4.2.1 原料和試劑59-60
• 4.2.2 表征儀器和設備60
• 4.2.3 聚合物場效應晶體管器件的制備60
• 4.2.4 單體及聚合物的設計合成60-62
• 4.3 結果與討論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 聚合物的電化學性能63-64
• 4.3.5 聚合物的理論計算64-65
• 4.3.6 聚合物的場效應性能65-67
• 4.4 本章小節(jié)67-68
• 結論68-69
• 參考文獻69-78
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果78-79
• 致謝79-80
• 答辯委員會對論文的評定意見80

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4 王y，

本文編號：1089509