【材料】一种合成新型半导体材料的通用方法学术资讯

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有机聚合物半导体材料具有质量轻、柔性好、可溶液加工及光电特性易调等优点，广泛应用于有机发光二极管（OLED）、有机场效应晶体管（OFET）、有机太阳能电池（OSC）和发光场效应晶体管（OLET）等器件中。有机聚合物半导体材料包括p型、n型和双极性材料。目前报道的大部分有机聚合物半导体材料是p型材料，而n型和双极性材料发展滞后，材料种类较少。由于双极性和n型聚合物材料在逻辑电路、有机太阳能电池和发光场效应晶体管等领域具有重要的应用价值，该类材料的设计合成是该领域的一个重要研究方向。

文献报道的大部分双极性或n型聚合物都是基于强缺电子的受体材料萘酰亚胺（NDI）或苯并二呋喃二酮对苯撑乙烯（BDOPV）。对于含有中等缺电子受体的吡咯并吡咯二酮（DPP）或异靛蓝（IID）的聚合物，人们可以在聚合物中引入吸电子基团（EWGs）降低材料的LUMO能级，从而增强n型性能，常用的吸电子基团有氟原子、氮原子、氯原子、羰基、氰基和三氟甲基等。然而在聚合物中引入不同的吸电子基团通常需要发展不同的合成方法，从而导致成本增大、费时耗力。是否存在一种通用的合成方法，可以在聚合物中引入不同的吸电子基团呢？最近，华中科技大学的王帅教授与中国科学院化学研究所的刘云圻院士合作，对这一问题作出了肯定的回答。

图1. 取代BAI受体的通用合成路线图：(a) 单取代BAI；(b) 双取代BAI

基于最近兴起的环化靛蓝(BAI)材料，他们发展了一种通用的吸电子取代BAI的合成方法，该方法对不同的取代基（氟、氯、溴、氰基、三氟甲基等）和不同的取代基位置都适用（图1）。这种方法可以合成11种新型的BAI受体。基于此方法，他们合成了4种BAI的聚合物PBAI-V、P2FBAI-V、P2ClBAI-V和P4OBAI-V（图2）。其中，P2ClBAI-V的空穴和电子迁移率分别为4.04和1.46 cm2•V-1•s-1，该性能是双极性材料较好的结果之一。P2FBAI-V是一种n型材料，其电子迁移率为0.16 cm2•V-1•s-1。该工作报道的通用的吸电子取代BAI的合成方法还可用于其他新型BAI小分子和聚合物的合成，将会极大地丰富有机半导体材料的种类，相关工作正在深入研究中。

图2. 取代BAI聚合物的合成路线图

这一成果近期发表在Advanced Functional Materials 上，杨杰和蒋雅倩为该论文的共同第一作者，王帅教授、易院平研究员、郭云龙研究员和刘云圻院士为该论文的共同通讯作者。

该论文作者为：Jie Yang, Yaqian Jiang, Zeyi Tu, Zhiyuan Zhao, Jinyang Chen, Zhengran Yi, Yifan Li, Shuai Wang,Yuanping Yi, Yunlong Guo, Yunqi Liu

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