Ikke-klorerede opløsningsmiddelbehandlede højtydende ambipolære transistorer

Denne forskning ledes af prof. Yunqi Liu (Institutet for Kemi Chinese Academy of Sciences) og Prof. Yunlong Guo (Institute of Chemistry Chinese Academy of Sciences). Ambipolære polymerhalvledere har brede anvendelser i elektroniske enheder såsom organiske felteffekttransistorer (OFET'er), logiske kredsløb, og organiske lysemitterende transistorer (OLET'er). Selvom der er udviklet nogle højtydende ambipolære polymerer, deres optoelektroniske enheder er generelt behandlet af giftige klorerede opløsningsmidler. For at opnå de kommercielle anvendelser af organisk elektronisk udstyr, polymererne skal behandles fra ikke-klorerede opløsningsmidler. Imidlertid, de fleste halvledende polymerer er næsten ikke opløselige i ikke-klorerede opløsningsmidler.

Holdet søgte at udvikle højtydende ambipolære polymerer, der kan behandles fra ikke-klorerede opløsningsmidler. De mente, at reduktion af polymerernes molekylvægte kunne være en effektiv måde at forbedre opløseligheden af ​​polymerer i ikke-klorerede opløsningsmidler. Baseret på denne idé, de syntetiserede en isoindigo-baseret polymer (PITTI-BT) ved at designe en monomer med en stor molær masse. Monomeren har en stor molær masse på 2203 g/mol, som kan bremse polymerisationsreaktionshastigheden og reducere polymerens molekylvægt. Som resultat, PITTI-BT viste et lavpunkt M _n på 18,3 kDa og var stærkt opløseligt i chloreret opløsningsmiddel (o-dichlorbenzen) og ikke-chloreret opløsningsmiddel (p-xylen).

Ud over, for at forbedre ydeevnen af ​​OFET-enheder, de forsøgte at undersøge muligheden for polymerjustering baseret på PITTI-BT ved hjælp af en simpel off-center spin-coating (SC) metode. UV-vis absorptionsspektrene indikerede, at PITTI-BT kunne danne præ-aggregering både i p-xylen- og o-dichlorbenzenopløsninger, hvilket var gunstigt for dannelsen af ​​justerede polymerfilm i fast tilstand. Som det fremgår af atomkraftmikroskopi (AFM), off-center spin-coatede film fra o-dichlorbenzen og p-xylenopløsning opnåede en velafstemt justering. Endelig, forskerne fremstillede OFET-enheder af p-xylen ved hjælp af en off-center SC-metode. Enhederne opnåede rekordambipolær ydeevne med huller og elektronmobiliteter på 3,06 og 2,81 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ , henholdsvis. I modsætning, enhederne ved hjælp af en traditionel center-SC-metode viste kun huller og elektronmobiliteter på 1,51 og 1,31 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ , henholdsvis. Kombinationen af ​​ikke-klorerede opløsningsmidler og god tilpasningsproces giver en effektiv og miljøvenlig tilgang til at opnå højtydende ambipolære transistorer.

Undersøgelsen blev offentliggjort i National Science Review .