D-A型DPP聚合物半导体材料的设计、合成及光电性质研究

作     者：孟瑞芳 

作者单位：河北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈华;郭云龙

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070305[理学-高分子化学与物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

主      题：有机场效应晶体管 DPP类聚合物半导体 分子设计 乙烯基取代 迁移率 

摘      要：近年来,基于有机聚合物半导体材料的有机场效应晶体管发展迅速。相比与传统的无机半导体材料,聚合物半导体具有成膜性好、能耗低、种类多以及能级可调控等优势,这些特点使得聚合物半导体广泛应用于电子器件中。吡咯并吡咯二酮(DPP)类聚合物是常见的有机聚合物半导体材料之一,经过长期的发展,基于DPP聚合物的场效应晶体管不论是单极性传输性能还是双极性传输性能,其迁移率都到了较高的水平。但若是想更进一步,仅靠将不同的给体单元与DPP共聚这一策略是行不通的,需要拓展DPP结构体系。鉴于此,本论文设计、合成了具有延长共轭结构的新型DPP受体核,基于新受体单元聚合得到几种新型的D-A型DPP类聚合物材料,并对聚合物的光电性质进行了研究。具体研究内容如下:1.我们使用新的合成方法改变传统DPP核的结构,将四氟苯和乙烯基引入DPP单元,制备了具有延长共轭结构的3,6-双((E)-4-溴-2,3,5,6-四氟苯乙烯基)-2,5-双(2-辛基十二烷基)-2,5-二氢吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(TFBVDPP)受体,基于TFBVDPP受体合成了新型DPP类聚合物半导体材料,并对制得的六种新型乙烯基取代的DPP聚合物的光电性质进行了研究。研究发现基于六种聚合物制备的有机场效应晶体管器件只表现出p型传输性能,且最大空穴迁移率在10 cm Vs。2.基于第一项工作基础,我们在噻吩基团与DPP之间插入乙烯基制备了一种新型受体单元,并基于3,6-双((E)-2-(5-溴噻吩-2-基)乙烯基)-2,5-双(2-辛基十二烷基)-2,5-二氢吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(TVDPP)受体合成三种D-A型共轭聚合物。这三个聚合物材料的光学带隙较窄,最大仅为1.28 e V。三例聚合物都是p型半导体材料,最大空穴迁移率为0.0185 cm Vs。