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合成ニュアンス n型有機電気化学トランジスタと溶融ラクタムポリマーの熱電気性能を最大化する

Adam Marks ¹, Xingxing Chen ², Ruiheng Wu ³

⁰Department of Chemistry, University of Oxford, Oxford OX1 3TA, U.K.

Journal of the American Chemical Society +

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2022年3月8日

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まとめ

新しいn型ポリマーは,有機電気化学トランジスタ (OECT) と有機熱電気装置 (OTE) で最高の性能を達成します. この研究は,高度な混合イオン電子導体 (OMIEC) の分子設計の洞察を提供します.

科学分野

材料科学
ポリマー化学
オーガニック電子

背景

オーガニック・エレクトロニクスの進歩には,高性能なn型オーガニック半導体の開発が不可欠です.
有機混合イオン電子導体 (OMIEC) は,有機電気化学トランジスタ (OECT) や有機熱電器 (OTE) のようなアプリケーションに不可欠です.
既存のn型材料は,性能とスケーラビリティに制限があります.

研究の目的

完全溶融されたn型混合伝導ラクタムポリマー (p(gNCN) シリーズを合成し,特徴づけること.
オーガニック電気化学トランジスタ (OECT) とオーガニック熱電気材料 (OTE) の性能を評価する.
OECTとOTEの両方のアプリケーションでパフォーマンスを最適化するための分子設計ガイドラインを確立する.

主な方法

低コストで無毒で貴金属のないアルドールポリコンデンサによるp ((gNCN) ポリマーの合成.
合成されたポリマーをチャネル材料として使用したOECTの製造と試験.
N-DMBIでポリマーの溶液ドーピングと熱電特性測定

主要な成果

最先端のn型OECT性能を達成し,電子の移動性は1.20 × 10−2cm2V−1s−1およびμC*は1.83Fcm−1V−1s−1までである.
ドーピング後,最大電気伝導率7.67 S cm−1と功率因数10.4 μW m−1 K−2の高い熱電性能を示した.
OECTの分子設計は,n型ポリマーの高いOTE性能に変換できることを示しました.

結論

合成された溶融ポリラクタムポリマーは,OECTとOTEの両方のアプリケーションで優れた性能を示す.
アルキルサイドチェーンの系統的な変化は,材料の特性とデバイスの性能に影響します.
この研究は,さまざまな電子アプリケーションのための次世代のn型OMIECの設計に貴重な洞察を提供します.