聚合物场效应晶体管材料研究获进展

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在中国科学院、科技部、国家自然科学基金委的大力支持下，中国科学院化学研究所有机固体院重点实验室相关研究人员在高性能聚合物半导体材料研究方面取得巨大进展，相关结果发表在近期的国际材料杂志Adv. Mater. (2012, 24, 4618–4622)上。

有机光电材料由于其在低成本、柔性电子纸、电子射频商标和存储器件等方面的潜在应用而受到人们的广泛关注。共轭聚合物光电子材料是有机光电子材料的重要组成部分，尤其是在可溶液法加工的有机光电子器件制备方面有着明显的优势。因此，发展高性能的可溶液法加工的新型有机半导体材料，是制备大面积、低成本的有机电路的迫切需要。

有机固体院重点实验室相关研究人员报道了一类可溶液法加工的、高性能的p-型聚合物半导体材料PDVT（图1），可溶液法加工场效应晶体管器件，研究结果表明：两个聚合物都表现出良好的空穴传输性能，其迁移率均高于2.0cm2/V·s，电流开关比大约在105~107。其中，含长链侧基的聚合物PDVT-10的迁移率最高可以达到8.2cm2/V·s，这一结果是目前所报道的溶液法加工聚合物场效应晶体管器件的最高值。研究人员采用掠入式X-射线衍射(GIXRD)研究了聚合物的堆积结构，解析了聚合物PDVT-8和PDVT-10薄膜的堆积形态。两个聚合物的烷基链间距d-d分别为19.44Å和21.11Å,主链间的π-π 距离分别为3.72Å和3.66 Å。这一相对较小的d-d 和π-π堆积间距都是十分有利于载流子传输。

成功制备了柔性的有机场效应晶体管及倒相器，表明该类材料在低成本、大面积加工的有机电子学中有着重要的潜在应用价值。相应的结果发表在国际杂志Adv. Mater. (2012, 24, 4618–4622)上，并被选为当期封面（图2）。

另外，研究人员还合成了双功能的含苯并咔唑单元的聚合物半导体材料，它既具有良好场效应晶体管性能又具有优秀光伏性能，研究结果是以底封面形式（图3）发表在近期的J. Mater. Chem., (2012, 22, 3696)上。

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Highly π-Extended Copolymers with Diketopyrrolopyrrole Moieties for High-Performance Field-Effect Transistors
wo donor–acceptor (D−A) copolymer PDVTs based on diketopyrrolopyrole and (E)-2-(2-(thiophen-2-yl)vinyl)thiophene (TVT) units are synthesized for solution-processed field-effect transistors (FETs). The highly π-extended TVT units strengthen the coplanarity of the polymer backbone. FETs based on PDVTs show high mobilities above 2.0 cm2 V−1 s−1 with a current on/off ratio of 105−107, high shelf storage, and operation stability.
http://onlinelibrary.wiley.com/d ... .201201318/abstract