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  近日，南方科技大學材料科學與工程系副教授郭旭崗課題組在國際一流期刊《德國應用化學》（《Angewandte Chemie International Edition》）上發(fā)表了關于梯狀(ladder-type) n-型有機半導體的研究成果，論文題目為“Ladder-type Heteroarenes: Up to 15 Rings with Five Imide Groups”。該項工作受到期刊編輯和審稿人的高度評價，作為封面文章發(fā)表。

圖 1. 梯狀n-型有機半導體論文封面

  梯狀有機半導體是一類非常重要的半導體材料， 這類半導體具有剛性結(jié)構(gòu)、高共面性及載流子高度離域等特性，從而有利于實現(xiàn)高遷移率的晶體管器件，因此梯狀有機半導體對材料的基本物理化學性質(zhì)研究和高性能有機半導體的開發(fā)都具有重要意義。梯狀有機半導體材料通常富有電子，在電子器件中作為p-型半導體使用。由于合成挑戰(zhàn)和同時拉電子基團帶來的空間位阻，缺電子的梯狀n－型有機半導體材料非常稀缺，難以合成，相對于p-型半導體載流子遷移率要低、器件穩(wěn)定性要差。酰亞胺高分子半導體是有機電子領域最為重要的半導體材料之一，由于酰亞胺的強拉電子效應，迄今為止高性能的n-型有機半導體材料通常都帶有酰亞胺或酰胺基團。郭旭崗從博士期間在國際上率先并系統(tǒng)性地研究了各類酰亞胺高分子半導體材料及其在有機場效應晶體管和有機太陽能電池中的應用，并實現(xiàn)了突出的器件性能（Chem. Rev. 2014, 114, 8943-9021）。

  雙噻吩酰亞胺是一個重要的梯狀有機半導體構(gòu)建單體， 前期工作中郭旭崗以雙噻吩酰亞胺為單體成功構(gòu)建一系列高性能有機半導體材料（Nature Photonics, 2013, 7, 825-833; J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1405-1418; J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18427-18439; J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 12565-12579; Adv. Mater. 2012, 24, 2242-2248）。 郭旭崗課題組結(jié)合梯狀有機半導體的優(yōu)勢，對雙噻吩酰亞胺進行了拓展，合成了一系列具有可調(diào)控共軛長度的梯狀n-型有機半導體材料。這一系列材料具有精確的化學結(jié)構(gòu)、易溶液加工、高共面性、良好的結(jié)晶度、可調(diào)控的光電性質(zhì)及半導體能級結(jié)構(gòu)。當用于有機場效應晶體管中實現(xiàn)優(yōu)異的n-型半導體器件性能， 電子遷移率達到0.05 cm2 V-1 s-1。這一系列材料為基礎的物理化學性質(zhì)研究和高性能的有機半導體開發(fā)提供了良好的平臺。

圖 2. 梯狀n-型有機半導體材料的化學結(jié)構(gòu)和場效應晶體管器件性能曲線

  郭旭崗課題組博士后王英鋒和高級研究學者郭晗博士為該論文的共同第一作者，本科生凌少華參與了部分材料合成工作。材料計算和光譜性質(zhì)研究由西班牙馬拉加大學Rocio Ponce Ortiz博士完成。該項研究得到了國家自然科學基金，深圳市孔雀團隊和深圳市重點實驗室等項目支持。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201702225/full

  封面鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201706480/full