Transistores de efecto de campo de polímero altamente desordenados: Copolímeros basados en pirrolo N-alquilditieno...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Electrónica orgánica y electrónica orgánica.
• Química de Polímeros La Química de Polímeros es la química de los polímeros.

Sus antecedentes:

• Los polímeros conjugados son cruciales para la electrónica orgánica, pero lograr una alta conductividad y movilidad a menudo requiere estructuras ordenadas.
• Dithieno [3,2-b:2',3'-d] pirroles (DTP) y tiofeno (TH) son los bloques de construcción clave para los polímeros electroactivos y fotoactivos.
• Comprender la relación entre la estructura del polímero, la morfología y las propiedades electrónicas es esencial para la optimización del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar nuevos copolímeros conjugados electroactivos y fotoactivos (DTP-co-THs) con propiedades sintonizables.
• Investigar la influencia de los patrones de sustituyentes de tiofeno en las características ópticas y electrónicas de DTP-co-THs.
• Explorar el potencial de los materiales conjugados amorfos para transistores orgánicos de efecto de campo (OFET) de alto rendimiento.

Principales métodos:

• Síntesis de DTP-co-THs a través de la reacción de acoplamiento de Stille.
• Caracterización óptica y electroquímica (brecha de banda, niveles HOMO).
• Computaciones de la teoría funcional de la densidad (DFT) para el análisis del efecto sustituyente.
• Difracción de rayos X (XRD) y microscopía de fuerza atómica (AFM) para estudios de morfología de película delgada.
• Fabricación y pruebas de dispositivos de transistores de efecto de campo (FET).

Principales resultados:

• Los DTP-co-THs sintetizados exhiben brechas de banda bajas (1.742.00 eV) y alta conductividad (hasta 230 S/cm) después del dopaje.
• Los niveles de energía HOMO oscilan entre -4.68 y -4.96 eV, lo que indica su idoneidad para transistores de canal p.
• Las películas delgadas fundidas de P4 y P6 mostraron mayores movilidades de portadores de carga (hasta 0,21 cm2/Vs) que las películas recocidas, desafiando la necesidad de estructuras altamente ordenadas.

Conclusiones:

• Los DTP-co-TH son materiales prometedores para la electrónica orgánica debido a sus propiedades electrónicas favorables y procesable.
• Los materiales conjugados amorfos con conectividad pi de largo alcance pueden lograr una alta movilidad del portador de carga en los OFET.
• Las estructuras microcristalinas altamente ordenadas no son esenciales para un excelente rendimiento en dispositivos de semiconductores orgánicos.