オーガニック・フィールド・エフェクト・トランジスタのためのインダセノディチオフェンポリマーにおけるリング膨張の効果
Hu Chen1, Andrew Wadsworth2, Chun Ma1
1King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) , KAUST Solar Center (KSC) , Thuwal 23955-6900 , Saudi Arabia.
Journal of the American Chemical Society
|October 16, 2019
まとめ
新しい溶融ドナーであるチエノベンゾ[b]インダセノディチオフェン (TBIDT) が合成されたが,予想より低い電荷キャリアの可動性をもたらした. これは,高性能な有機フィールド効果トランジスタの定期的なサイドチェーンパッキングの重要性を強調しています.
科学分野:
- オーガニックの電子機器
- 材料科学
- ポリマー化学
背景:
- インダセノディチオフェン (IDT) ユニットは,有機半導体における電荷キャリアの移動性を強化することが知られている.
- IDTユニットをチエノベンゾ[b]インダセノディチオフェン (TBIDT) に拡張することで,ポリマー平面性と分子間接触をさらに改善すると仮定された.
研究 の 目的:
- 新しい溶融ドナーであるTBIDTを設計し,合成し,ベンゾチアジアゾール (BT) と共ポリメリ化する.
- 拡張されたTBIDTユニットの微細構造と結果のポリマーの電荷輸送特性 (TBIDT-BT) への影響を調査する.
- 有機半導体における電荷キャリアの移動性を支配する構造-特性関係を理解する.
主な方法:
- 酸誘導カスケードリング閉塞によるTBIDTモノマーの合成
- TBIDTとBTモノマーの共ポリマー化
- オーガニック・フィールド・エフェクト・トランジスタ (OFET) の製造と特徴付け
- 時間解像度マイクロ波伝導度 (TRMC) の測定
- スキャントンネル顕微鏡 (STM) と密度関数理論 (DFT) の計算.
主要な成果:
- 最適化されたTBIDT-BTフィールドエフェクトトランジスタは,IDT-BT (約0.9 cm^2 V^-1 s^-1) よりも平均的な飽和孔の移動性を示した. 1.5 cm^2 V^-1 s^-1) となっている.
- TRMCの測定は,OFET装置で観察された下部の穴の動きを裏付けました.
- STMとDFTは,TBIDT-BTはIDT-BTよりも秩序のない微細構造を有しており,これは不規則なサイドチェーンパッキングに起因する.
- DFT計算では,弱小な静電相互作用により,TBIDT-BTにおける平面骨格の幾何学の安定化が低下していることが示された.
結論:
- 有機半導体における高電荷キャリアの移動性には,不規則なサイドチェーンのパッキング密度が不可欠である.不規則なパッキングは,トラッピングサイトを作成することができます.
- TBIDT-BTは,より大きな平面融合ユニットにもかかわらず,より不利なバックボーン平面性安定化と微細構造により,より悪い電荷輸送を示した.
- これらの発見は,拡張された融合骨格を持つ高性能半導体ポリマーの設計において,分子間相互作用とパッキングの規則性を考慮する重要性を強調しています.
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