結合ポリマーの分子ドーピングで生成される電荷の局所を定量化
Sung-Joo Kwon1, Rajiv Giridharagopal1, Yusuf Olanrewaju2
1Department of Chemistry, University of Washington, Seattle, Washington98195, United States.
ドーピングされた有機半導体における電荷の位置づけを理解することは鍵です. この研究では,移動的および局所的な電荷を定量化するために,スペクトロ電気化学的校正を導入し,2種類のポリマー間の電荷輸送の違いを明らかにします.
科学分野:
- 材料科学
- オーガニック電子
- 半導体物理学
背景:
- 有機半導体ドーピングメカニズムでは,電荷キャリア状態 (局所 vs. 移動) を理解することが不可欠です.
- これらの状態を定量化するには,通常,複雑なホール効果測定または特殊な機器が必要です.
- 分子ドーピングは 有機半導体の特性を調整する鍵となる技術です
研究 の 目的:
- 分子的にドーピングされた結合ポリマーの移動および局所的な電荷濃度を定量化するための簡単な方法の開発と検証.
- F4TCNQでドーピングされた2つの異なるポリマーシステムの電荷輸送特性を比較する.
- キャリア濃度,モビリティ,移動分子を含め,チャージ輸送を規定する明示的なパラメータを提供すること.
主な方法:
- 移動および局所的な電荷濃度を定量化するために,スペクトロ電気化学的校正が使用されました.
- 結果は,X線光放出スペクトロスコピーとホール効果測定を用いてクロス検証された.
- 半局所輸送 (SLoT) モデルを含む確立された輸送モデルがデータに適合した.
主要な成果:
- ポリ[2,5-bis(3-テトラデシルチオフェン-2-イル) チエノ[3,2-b]チオフェン (PBTTT) では,高いドーピングレベルでは,キャリアの約10%だけが移動的になった.
- トライエチレングリコール側鎖 (Pg2T-TT) で改変された (ポリビチオフェン-チオノチオフェン) 派生体では,同様のドーピングレベルでのキャリアの50%以上が移動性であった.
- SLoTモデルフィッティングは,Pg2T-TTでデロカライズされた輸送とPBTTTでローカライズされた輸送を示した.
結論:
- スペクトロ電気化学的校正は,ドーピングされた結合ポリマーにおける電荷の局所化を定量化するための直接的なプラットフォームを提供します.
- ポリマーの構造は,分子ドーピング後の電荷キャリアの移動分数に大きな影響を与える.
- この研究は,有機電子機器における電荷輸送を理解し,最適化するための重要なパラメータを提供します.
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