【摘 要】
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近些年随着电子元器件向着多功能集成化的发展,同时具有固体荧光和场效应特性的有机半导体材料受到了广泛关注。高场效应迁移率的材料往往具有分子间π-π相互堆积,但是这类面面堆积会导致分子固体荧光的淬灭。本课题组研究了由萘四酰二亚胺(NDI)分子与乙烯基链接构建的共轭聚合物PNV,该聚合物在固态下可以呈现出较强的红色荧光,量子荧光产率达到了33.4%。同时PNV能够显示出n型场效应性质,但其电子迁移率较低
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近些年随着电子元器件向着多功能集成化的发展,同时具有固体荧光和场效应特性的有机半导体材料受到了广泛关注。高场效应迁移率的材料往往具有分子间π-π相互堆积,但是这类面面堆积会导致分子固体荧光的淬灭。本课题组研究了由萘四酰二亚胺(NDI)分子与乙烯基链接构建的共轭聚合物PNV,该聚合物在固态下可以呈现出较强的红色荧光,量子荧光产率达到了33.4%。同时PNV能够显示出n型场效应性质,但其电子迁移率较低。本文提出利用晶域调控策略来构建双功能共轭聚合物,其核心思想是通过无规共聚的方法,引入不同的功能单元,调节目标共轭聚合物薄膜的晶相和非晶相区域,以平衡固体荧光和载流子迁移率性能。具体研究内容如下:(1)引入联噻吩单元:按照引入联噻吩单元比例的不同,合成了基于聚(萘二亚胺)乙烯(PNV)的四种无规聚合物PNV-DT1,PNV-DT3,PNV-DT5和PNV-DT7,其中最多掺入了7%的联噻吩。随着聚合物中联噻吩比例的增加,电荷传输能力明显增强。并且其固体荧光会向着近红外区域红移,而损失的荧光量子产率在可接受的范围内。这些聚合物中,由聚合物PNV-DT7制备的n型器件的电子迁移率最高,达到了0.011 cm2 V-1 s-1,在730 nm处具有罕见的近红外固体荧光发射,这是由于分子间电荷转移效应,且其荧光量子产率高达11.2%。GIXRD和AFM分析表明,较小比例嵌入联噻吩单元可以增强局部π-π分子间相互作用,同时保证聚合物薄膜的整体结晶度较低,从而达到平衡载流子迁移率和固体荧光的效果。(2)引入DPP单元:按照引入DPP单元比例的不同,合成了基于聚(萘二亚胺)乙烯(PNV)的六种无规聚合物PNV-DPP0.5,PNV-DPP1,PNV-DPP3,PNV-DPP5,PNV-DPP7和PNV-DPP10,其中最多掺入了10%的DPP。产物聚合物的溶液和薄膜分别在556 nm,623 nm处出现了荧光随着DPP比例的增加而减弱的现象,这样的结果表明DPP的引入导致荧光的部分淬灭,因此而损失的荧光量子产率超出了可接受的范围。推测其原因是DPP内酰胺的平面结构使聚合物主链的平面性得到了提高,并且由于同NDI构成了局部D-A结构,这样的结构,降低了带隙,在利于分子内电荷转移的同时增强了分子局部的π-π相互作用,造成更严重的荧光淬灭现象。
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