本文關(guān)鍵詞：新型稠環(huán)共軛有機半導(dǎo)體材料的設(shè)計、合成及其光電性能研究

  更多相關(guān)文章： 稠環(huán)共軛有機半導(dǎo)體材料 菲并噻吩 吡咯并[3 2-b:4 5-b

【摘要】：稠環(huán)共軛有機半導(dǎo)體材料作為有機電子的最重要組成部分之一,設(shè)計和合成高性能的稠環(huán)共軛有機半導(dǎo)體材料對調(diào)節(jié)和提高器件的性能具有非常重要的意義。本文從材料的角度出發(fā),設(shè)計合成了一系列新型稠環(huán)共軛有機半導(dǎo)體材料,對它們的光學(xué)性能和電化學(xué)性能以及能級結(jié)構(gòu)進行了研究分析。根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)和性能對其在有機場效應(yīng)晶體管和有機光伏電池方面的應(yīng)用進行了初步探索,探討了其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,為新型稠環(huán)共軛有機半導(dǎo)體材料的設(shè)計和合成提供指導(dǎo)和借鑒。主要內(nèi)容如下:第二章,采用Suzuki偶聯(lián)聚合合成了兩種基于9,10-二羧酸二(2-乙基己基)酯-菲并噻吩(TP)與4,7-二(5-溴噻吩-2-基)-5,6-二(辛氧基)苯并[c][1,2,5]噻二唑(DBT)單元的具有不同鍵位連接的新型稠環(huán)共軛聚合物太陽電池材料PTP36-DBT和PTP27-DBT。對這兩種材料的光學(xué)性能和電化學(xué)性能以及能級結(jié)構(gòu)進行了研究,表明兩種聚合物材料都具有較低的HOMO能級,較低的HOMO能級有利于聚合物太陽電池器件獲得較高的開路電壓(VOC)。以兩種新型聚合物PTP36-DBT和PTP27-DBT為本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽電池器件的給體材料,PC71BM為受體材料,制備聚合物太陽電池器件進行了光伏性能的研究。同時從空穴載流子遷移率、表面形貌等方面分析了兩者性能表現(xiàn)的差異,最后研究了溶劑退火處理對器件性能的影響。第三章,成功合成兩種新型含有三個連續(xù)吡咯環(huán)結(jié)構(gòu)的稠環(huán)化合物吡咯并[3,2-b:4,5-b']二吲哚(PDIs),即PDI-Tol和PDI-C8。將3,8-位功能化,分別與供電子基團噻吩基、中性基團甲苯基和吸電子基團氰基相連延伸π共軛體系的共軛長度,共合成3,8-PDI-TolTh、3,8-PDI-Tol-Ph、3,8-PDI-Tol-CN、3,8-PDI-C8-Th、3,8-PDI-C8-Ph、3,8-PDI-C8-CN等六種新型基于PDI-Tol和PDI-C8的衍生化合物。通過對這八種化合物進行光學(xué)性能和電化學(xué)性能的研究,分析了3,8-位不同極性基團對其光學(xué)性能和電化學(xué)性能以及能級結(jié)構(gòu)的影響。第四章,采用Suzuki反應(yīng)合成了新型含有三個連續(xù)吡咯環(huán)結(jié)構(gòu)的稠環(huán)聚合物PPDITol-C8和PPDI-C8-C8,通過改變5,6-位烷基鏈的種類以改善聚合物的溶解性能。對PPDITol-C8、PPDI-C8-C8和改變烷基鏈種類后的聚合物PPDI-Tol-EH、PPDI-C8-EH的光學(xué)性能和電化學(xué)性能以及能級結(jié)構(gòu)進行了研究。將新型聚合物PPDI-Tol-EH和PPDI-C8-EH進行了OFETs性能的表征。第五章,合成了D-A結(jié)構(gòu)共軛聚合物PPDI-Tol-C8-DBT和PPDI-C8-C8-DBT,將PDI單元的5,6-位由辛基替換為(2-乙基)己基,改善聚合物的溶解性,在此基礎(chǔ)上用PDI單元與不同的缺電子單元共聚合成了具有良好溶解性的一系列新型D-A稠環(huán)共軛聚合物PPDI-Tol-EH-DBT、PPDI-Tol-EH-BT、PPDI-Tol-EH-BT-F和PPDI-C8-EH-DBT、PPDI-C8-EH-BT、PPDI-C8-EH-BT-F。對這些聚合物的光學(xué)性能和電化學(xué)性能以及能級結(jié)構(gòu)進行了研究,分析了改變5,6-位取代基前后性能的變化情況,以及11-位為甲苯基和辛基取代基的性能對比。分析研究了PDIs單元與不同缺電子程度的結(jié)構(gòu)單元共聚時光學(xué)性能和電化學(xué)性能以及能級結(jié)構(gòu)的變化。對這八種D-A共軛聚合物進行初步的光伏性能研究,從取代基和共聚單元角度進行了分析,研究了光伏性能參數(shù)與共聚單元以及取代基之間的關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：稠環(huán)共軛有機半導(dǎo)體材料 菲并噻吩 吡咯并[3 2-b:4 5-b']二吲哚 聚合物太陽電池 有機場效應(yīng)晶體管
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN304;O626
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-41
• 1.1 引言12-13
• 1.2 共軛有機半導(dǎo)體材料簡介13-14
• 1.3 有機發(fā)光二極管的研究及應(yīng)用進展14-24
• 1.3.1 有機發(fā)光二極管的器件結(jié)構(gòu)和基本原理17-19
• 1.3.2 有機發(fā)光二極管的性能參數(shù)19-20
• 1.3.3 有機發(fā)光二極管的最新研究進展20-24
• 1.4 有機場效應(yīng)晶體管的研究及應(yīng)用進展24-29
• 1.4.1 有機場效應(yīng)晶體管的器件結(jié)構(gòu)和基本原理25-26
• 1.4.2 有機場效應(yīng)晶體管的性能參數(shù)26
• 1.4.3 有機場效應(yīng)晶體管的最新研究進展26-29
• 1.5 有機太陽電池的研究及應(yīng)用進展29-38
• 1.5.1 有機太陽電池的器件結(jié)構(gòu)和基本原理30-32
• 1.5.2 有機太陽電池的性能參數(shù)32-33
• 1.5.3 有機太陽電池的最新研究進展33-38
• 1.6 本論文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處38-41
• 1.6.1 本論文的研究內(nèi)容38-39
• 1.6.2 本論文的創(chuàng)新之處39-41
• 第二章 基于 9,10-二羧酸二（2-乙基己基）酯-菲并噻吩的共軛聚合物的合成及光伏性能41-61
• 2.1 引言41-42
• 2.2 實驗部分42-48
• 2.2.1 原料與試劑42-43
• 2.2.2 材料的表征設(shè)備與儀器43
• 2.2.3 單體及聚合物的合成43-47
• 2.2.4 OPVs器件的制備與性能測試47-48
• 2.2.5 原子力顯微鏡（AFM）表面形貌表征48
• 2.2.6 空間電荷受限電流法（SCLC）測定空穴遷移率48
• 2.3 結(jié)果與討論48-60
• 2.3.1 合成與表征48-54
• 2.3.2 光學(xué)性能54-55
• 2.3.3 電化學(xué)性能與能級結(jié)構(gòu)55-56
• 2.3.4 共聚物的光伏性能56-60
• 2.4 本章小結(jié)60-61
• 第三章 基于吡咯并[3,2-b:4,5-b']二吲哚的新型稠環(huán)共軛小分子的合成與表征及其基本性能研究61-104
• 3.1 引言61-62
• 3.2 實驗部分62-73
• 3.2.1 原料與試劑62-63
• 3.2.2 材料的表征設(shè)備與儀器63
• 3.2.3 單體小分子的合成63-73
• 3.3 結(jié)果與討論73-103
• 3.3.1 合成與表征73-91
• 3.3.2 光學(xué)性能91-100
• 3.3.3 電化學(xué)性能與能級結(jié)構(gòu)100-103
• 3.4 本章小結(jié)103-104
• 第四章 基于吡咯并[3,2-b:4,5-b']二吲哚的新型稠環(huán)共軛均聚物的合成與表征及其有機場效應(yīng)晶體管性能的研究104-126
• 4.1 引言104
• 4.2 實驗部分104-111
• 4.2.1 原料與試劑104
• 4.2.2 材料的表征設(shè)備與儀器104-105
• 4.2.3 單體及聚合物的合成105-111
• 4.2.4 OFETs器件的制備與性能測試111
• 4.3 結(jié)果與討論111-125
• 4.3.1 合成與表征111-118
• 4.3.2 光學(xué)性能118-122
• 4.3.3 電化學(xué)性能與能級結(jié)構(gòu)122-123
• 4.3.4 OFET性能測試123-125
• 4.4 本章小結(jié)125-126
• 第五章 基于吡咯并[3,2-b:4,5-b']二吲哚的共軛聚合物的合成及光伏性能126-146
• 5.1 引言126
• 5.2 實驗部分126-133
• 5.2.1 原料與試劑126-127
• 5.2.2 材料的表征設(shè)備與儀器127
• 5.2.3 共聚物的合成127-132
• 5.2.4 OPVs器件的制備與性能測試132-133
• 5.3 結(jié)果與討論133-144
• 5.3.1 合成與表征133
• 5.3.2 光學(xué)性能133-138
• 5.3.3 電化學(xué)性能與能級結(jié)構(gòu)138-141
• 5.3.4 共聚物的光伏性能141-144
• 5.4 本章小結(jié)144-146
• 結(jié)論146-149
• 參考文獻149-174
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果174-176
• 致謝176-178
• 附件178

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 汪茫,孫景志;具有激發(fā)態(tài)性質(zhì)的新型有機半導(dǎo)體材料[J];材料導(dǎo)報;2001年01期

2 王立鐸;;有機半導(dǎo)體材料與器件研究領(lǐng)域的若干科學(xué)問題[J];大學(xué)化學(xué);2007年01期

3 劉輝;張清;;含氟有機場效應(yīng)晶體管材料的研究進展[J];材料導(dǎo)報;2009年05期

4 陶春蘭;董茂軍;張旭輝;張福甲;;Pentcene/SiO_2表面隨溫度變化的AFM研究[J];功能材料;2008年06期

5 吳衛(wèi)平;徐偉;胡文平;劉云圻;朱道本;;有機場效應(yīng)晶體管和分子電子學(xué)研究進展[J];化學(xué)通報;2006年06期

6 邱勇;段煉;;前言[J];中國科學(xué):化學(xué);2013年04期

7 張玉梅;裴堅;;苯并噻吩類稠環(huán)有機半導(dǎo)體材料的合成及在場效應(yīng)晶體管中應(yīng)用研究的進展[J];應(yīng)用化學(xué);2010年05期

8 黃寒,嚴欣o，

本文編號：616471