近年來,有機半導體材料在有機場效應(yīng)晶體管（Organic Field-Effect Transistors,OFETs）中的應(yīng)用已經(jīng)取得了重要進展。p型有機半導體材料的空穴遷移率（μ_h）已經(jīng)超過了20 cm²·V^-1·s^-1,而n型和雙極性有機半導體材料的發(fā)展相對滯后,其電子遷移率（μ_e）普遍低于5 cm²·V^-1·s^-1。為了促進n型和雙極性有機半導體材料的發(fā)展,新型受體單元的開發(fā)仍是有機半導體領(lǐng)域的一個重要課題。芳香酰亞胺作為非常重要的一類有機半導體材料,其具有優(yōu)異的光化學穩(wěn)定性、高的熒光量子產(chǎn)量、剛性結(jié)構(gòu)和強的電子接受能力,因此被廣泛應(yīng)用在OFETs、有機發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diodes,OLEDs）和有機太陽能電池（Organic Solar Cells,OSCs）等領(lǐng)域。芳香酰亞胺類有機半導體材料經(jīng)過幾十年的發(fā)展,在OFET器件應(yīng)用的性能上取得了巨大的發(fā)展,其中,基... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

DFT計算的BTI和iBTI的前沿分子軌道、HOMO/LUMO能級及能隙EgFigure2.2Calculatedfrontierorbitals,theHOMO/LUMOenergiesandEgforBTIandiBTIbyDFT.

第二章基于iBTI的聚合物的合成及電學性質(zhì)研究352.5結(jié)果與討論2.5.1密度泛函理論計算我們以三聚體為研究對象進行DFT計算，選取一個iBTI單元和相鄰共聚單體的二面角，在b3lyp/6-31(d）水平上進行勢能曲線的掃描，計算結(jié)果如圖2.15。PiBTI、PiBTI2T和PiBTI2FT的勢能最小值均對應(yīng)于聯(lián)噻吩中硫原子的反式朝向結(jié)構(gòu)，表明聯(lián)噻吩中硫原子的反式朝向結(jié)構(gòu)是三者的最佳幾何構(gòu)型；PiBTIE的勢能最小值對應(yīng)于雙鍵的反式結(jié)構(gòu)，說明反式結(jié)構(gòu)是PiBTIE三聚體的最佳幾何構(gòu)型。圖2.15DFT計算的（a）PiBTI、（b）PiBTIE、（c）PiBTI2FT及（d）PiBTI2T的聚合物主鏈的二面角掃描圖Figure2.15Scanningimagesofdihedralanglesof(a)PiBTI,(b)PiBTIE,(c)PiBTI2FTand(d)PiBTI2TcalculatedbyDFT.基于此，我們以反式構(gòu)象為初始結(jié)構(gòu)，采用基組6-311g(d,p)對四個聚合物的三聚體進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進而對HOMO、LUMO能級及帶隙進行理論計算，結(jié)果如圖2.16，PiBTI三聚體的LUMO能級為3.05eV，較iBTI單體的LUMO能級（2.1eV）大大降低。此外，PiBTI三聚體具有寬的帶隙，這些將利于單一極性

第二章基于iBTI的聚合物的合成及電學性質(zhì)研究36n型半導體材料的構(gòu)筑；PiBTIE、PiBTI2T和PiBTI2FT的HOMO能級較PiBTI均有所提高，并且HOMO能級提高的程度隨給電子基團的給電子能力不同而不同，給電子能力越強，HOMO能級增加越多，HOMO能級的提高將有利于其向雙極性及P型半導體材料的調(diào)控。圖2.16DFT計算的PiBTI、PiBTIE、PiBTI2FT及PiBTI2T的前沿分子軌道、HOMO/LUMO能級以及EgFigure2.16Calculatedthefrontierorbitals,theHOMO/LUMOenergiesandEgforPiBTI,PiBTIE,PiBTI2FTandPiBTI2TbyDFT.通過DFT計算優(yōu)化所得四個聚合物的三聚體結(jié)構(gòu)片段的正視圖和側(cè)視圖（圖2.17）顯示，PiBTI三聚體的平面性不高，分子中單體之間的扭曲角約為22o；PiBTIE三聚體具有很好的平面性，幾乎完全水平，這是由于雙鍵的引入極大的提高了分子的剛性，良好的主鏈平面性有利于ππ堆積和載流子的傳輸，從而實現(xiàn)高的遷移率；PiBTI2FT和PiBTI2T的受體單元與二聯(lián)噻吩之間的扭曲角約為20o和21.5o，并且隨著共軛單元的增加，分子整體的平面性有所降低。


本文編號：3319259