シアノ機能化されたビチオフェンイミドベースのn型ポリマー半導体:合成,構造-特性相関,および熱電気性能

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:

• n型ポリマーは,安定した有機薄膜トランジスタ (OTFT) と効率的な有機熱電学 (OTE) に不可欠である.
• ビチオフェンイミド (BTI) デリバティブは有望な受容体であるが,その電子豊富な性質はLUMOの上昇につながり,デバイスの性能と安定性を制限する.
• BTIベースのポリマーのLUMOレベルを下げるには強い電子取り除くグループが必要です.

研究 の 目的:

• 強化された有機電子機器のための抑制されたLUMOエネルギーレベルを持つ新しいn型ポリマーを開発する.
• 改善されたポリマー特性のBTI誘導体に対するシアノ機能化の効果を調査する.
• 新しい受容体構成要素とその対応するポリマーを合成し,特徴づけること.

主な方法:

• 新型シアノ機能化されたビチオフェンイミド (CNI,CNTI,CNDTI) 受容体の合成
• これらの新しい構成要素を用いた受容体-受容体型ホモポリマーおよびコポリマーの開発.
• LUMOレベル,OTFTにおける安定性,OTEにおけるドーピング効率を含むポリマーの電子特性.

主要な成果:

• BTIと比較して電子欠乏性の高い新しいCNI,CNTI,CNDTIの合成に成功しました.
• -3. 64から -4. 11eVまでの,著しく抑制されたLUMOレベルを示す開発されたポリマー.
• 溶液処理による分子 n ドーピングポリマーで,高い電気伝導性 (最大 23.3 S cm−1) と功率因数 (∼10 μW m−2 K−2) を達成した.

結論:

• BTIのサイアノ機能化は,深層のLUMOを持つn型ポリマーを設計するための非常に効果的な戦略です.
• CNI,CNTI,CNDTIの新しい構成要素は,高性能なn型有機電子材料のための多用途のプラットフォームを提供します.
• この研究は,OTFTの安定性とOTEのドーピング効率の有意な改善を示し,先進的な有機電子の道を開く.