自導(dǎo)電聚合物被發(fā)現(xiàn)以來(lái),有機(jī)半導(dǎo)體材料在近40年得到了迅猛發(fā)展,其中窄帶隙半導(dǎo)體材料具有吸收在紅外區(qū)域、遷移率高和激子束縛能低等特點(diǎn),其在有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管,有機(jī)太陽(yáng)電池等光電器件領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。窄帶隙的醌式多環(huán)芳烴(PAHs)和給體-受體(D-A)型半導(dǎo)體是兩類典型的窄帶隙半導(dǎo)體材料。醌式PAHs分子隨著帶隙降低,分子具有開(kāi)殼的單/三線態(tài)電子結(jié)構(gòu),其分子內(nèi)自由基形成的驅(qū)動(dòng)力源自分子芳香性的恢復(fù)。然而,D-A型窄帶隙半導(dǎo)體被認(rèn)為是閉殼的電子結(jié)構(gòu)且分子內(nèi)的自由基是源自雜質(zhì),缺陷,極化子,氧氣摻雜態(tài)等。2017年,本課題組(J.Phys.Chem.C 2017,121,8579-8588)發(fā)現(xiàn)所有有機(jī)窄帶隙半導(dǎo)體材料具有醌式-雙自由基結(jié)構(gòu)�；诒拘〗M之前的工作,為了深入研究D-A型窄帶隙小分子內(nèi)自由基的來(lái)源,本論文通過(guò)研究分子的電子基態(tài)和自由基形成機(jī)理來(lái)進(jìn)一步探討D-A型窄帶隙小分子的本質(zhì)結(jié)構(gòu)。首先,我們合成一系列基于吡咯并吡咯二酮(DPP)單元的D-A型窄帶隙半導(dǎo)體分子,通過(guò)研究其電子順磁共振(ESR)信號(hào)強(qiáng)度與分子結(jié)構(gòu)、分子常溫核磁信號(hào)的關(guān)系表明基于DPP單元的D-A型窄帶隙分...

【文章頁(yè)數(shù)】：99 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 有機(jī)窄帶隙半導(dǎo)體材料設(shè)計(jì)策略概述
    1.3 含有醌式結(jié)構(gòu)的醌式多環(huán)芳烴的性質(zhì)及應(yīng)用研究
        1.3.1 窄帶隙醌式多環(huán)芳烴的概述
        1.3.2 窄帶隙醌式多環(huán)芳烴電子基態(tài)的研究
        1.3.3 窄帶隙醌式多環(huán)芳烴的應(yīng)用
    1.4 D-A結(jié)構(gòu)的窄帶隙分子的性質(zhì)及應(yīng)用研究
        1.4.1 D-A結(jié)構(gòu)的窄帶隙分子的概述
        1.4.2 摻雜型自由基研究
        1.4.3 D-A窄帶隙分子自由基及其基態(tài)的研究
        1.4.4 D-A型有機(jī)窄帶隙半導(dǎo)體的應(yīng)用
    1.5 本論文的研究意義、內(nèi)容及創(chuàng)新之處
        1.5.1 本文研究意義
        1.5.2 本論文的研究?jī)?nèi)容
        1.5.3 本論文的創(chuàng)新性
第二章 實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)
    2.1 引言
    2.2 主要藥品試劑及實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 基本結(jié)構(gòu)表征及測(cè)試方法
        2.3.1 常溫¹H核磁測(cè)試(¹H-NMR)
        2.3.2 紫外-可見(jiàn)光-近紅外吸收光譜(UV-vis-NIR)
        2.3.3 電化學(xué)測(cè)試(CV)
        2.3.4 絕對(duì)熒光量子產(chǎn)率(PLQY)
    2.4 自由基及磁學(xué)性能測(cè)試
        2.4.1 變溫¹H核磁測(cè)試(VT-NMR)
        2.4.2 電子順磁共振測(cè)試(ESR)
        2.4.3 變溫順磁共振測(cè)試(VT-ESR)
        2.4.4 超導(dǎo)量子干涉測(cè)試(SQUID)
        2.4.5 磁滯回線測(cè)試(M-H)
        2.4.6 質(zhì)子激發(fā)X射線熒光分析(PIXE)
    2.5 X射線晶體衍射及理論計(jì)算
        2.5.1 X射線晶體衍射
        2.5.2 理論計(jì)算
    2.6 聚集效應(yīng)實(shí)驗(yàn)
        2.6.1 混合溶劑聚集實(shí)驗(yàn)
        2.6.2 溶劑效應(yīng)排除實(shí)驗(yàn)
第三章 基于DPP單元的D-A型窄帶隙有機(jī)半導(dǎo)體的聚集誘導(dǎo)自由基的研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 原料與試劑
        3.2.2 DPP系列分子的合成
        3.2.3 DPP和BT系列分子的合成
        3.2.4 基本結(jié)構(gòu)表征及測(cè)試方法
    3.3 材料的基本結(jié)構(gòu)表征
        3.3.1 紫外-可見(jiàn)光-近紅外吸收光譜測(cè)試(UV-vis-NIR)
        3.3.2 電化學(xué)特性(CV)
    3.4 材料的自由基特性表征
        3.4.1 常溫電子順磁共振(ESR)
        3.4.2 常溫NMR表征及自由基指數(shù)理論計(jì)算
    3.5 基于DPP單元的D-A型分子醌式-雙自由基結(jié)構(gòu)的表征
        3.5.1 X-射線晶體解析
        3.5.2 理論計(jì)算
    3.6 基于DPP單元的D-A型窄帶隙材料電子基態(tài)表征
        3.6.1 變溫核磁(VT-NMR)
        3.6.2 變溫順磁共振(VT-ESR)
        3.6.3 SQUID表征
        3.6.4 常溫磁化曲線(M-H)
    3.7 聚集態(tài)與自由基信號(hào)關(guān)系的探究
        3.7.1 溶液聚集態(tài)與自由基信號(hào)關(guān)系
        3.7.2 聚集誘導(dǎo)自由基機(jī)理
    3.8 本章小結(jié)
第四章 D-A型給、受體光伏材料的醌式-雙自由基結(jié)構(gòu)的研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 試劑與材料
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法
    4.3 D-A型給體自由基性質(zhì)研究
        4.3.1 給體常溫ESR表征
        4.3.2 BTR的理論計(jì)算
        4.3.3 BTR給體的電子基態(tài)的分析
        4.3.4 溶液聚集態(tài)與分子自由基的關(guān)系
    4.4 D-A型受體的自由基性質(zhì)研究
        4.4.1 D-A型受體材料的ESR分析
        4.4.2 IDI和 IDIC受體材料的醌式結(jié)構(gòu)分析
        4.4.3 理論計(jì)算
    4.5 給體和受體的自由基特性與器件性能關(guān)系的研究
        4.5.1 給體的自由基強(qiáng)度與熒光量子產(chǎn)率的關(guān)系
        4.5.2 受體的自由基與PL淬滅熒光關(guān)系
        4.5.3 受體的自由基與光伏器件性能的關(guān)系
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號(hào)：3743731