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  近年來，有機(jī)共軛聚合物由于其優(yōu)異的半導(dǎo)體性能，以及在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景，受到廣泛關(guān)注。載流子遷移率是有機(jī)半導(dǎo)體性能的重要參數(shù)。國內(nèi)外眾多課題組主要通過設(shè)計(jì)合成新的共軛分子和高分子來調(diào)節(jié)分子的電子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高載流子遷移率。近年來，研究結(jié)果表明共軛分子和高分子中的烷基側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)不僅可以改善共軛分子和高分子的溶解度，也可以影響分子（共軛主鏈）間的排列有序性，進(jìn)而影響半導(dǎo)體的傳輸性能。

  在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)B和國家自然科學(xué)基金委的支持下，中科院化學(xué)所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張德清研究員課題組針對(duì)烷基側(cè)鏈對(duì)共軛（高）分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、載流子傳輸性能的調(diào)控以及新功能構(gòu)建等方面開展了深入研究，取得系列研究進(jìn)展。他們通過改變基于DPP的共軛D-A高分子的烷基側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，成功制備含“直鏈/支鏈”共軛高分子。在不改變共軛主鏈結(jié)構(gòu)的情況下，“直鏈/支鏈”共軛高分子薄膜的遷移率顯著提高，達(dá)到9.4cm²V^-1s^-1（Chem. Mater. 2018, 30, 3090）。他們?cè)ㄟ^向烷基側(cè)鏈中引入脲基團(tuán)，使聚集態(tài)薄膜的結(jié)晶性和有序性增強(qiáng)，載流子遷移率獲得顯著提高，達(dá)到13.1cm²V^-1s^-1(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 173)。美國斯坦福大學(xué)鮑哲南教授、加拿大溫莎大學(xué)和滑鐵盧大學(xué)Simon Rondeau-Gagné和李玉寧教授運(yùn)用該策略，向烷基側(cè)鏈中引入脲、酰胺基團(tuán)提高共軛高分子薄膜的遷移率和改變共軛高分子的力學(xué)性能。最近，他們?cè)O(shè)計(jì)合成了含有胸腺嘧啶基團(tuán)的DPP共軛高分子。發(fā)現(xiàn)胸腺嘧啶基團(tuán)的引入，不僅可以提高載流子的遷移率，而且利用胸腺嘧啶基團(tuán)與金屬離子的配位作用，成功構(gòu)筑了兼具高靈敏度和高選擇性的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管CO傳感器（Chem. Mater. 2019, 31, 1800）。除氫鍵基團(tuán)外，他們也將其他功能基團(tuán)也引入側(cè)鏈，探索了有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的新功能。例如，他們首次將偶氮苯基團(tuán)引入聚合物的側(cè)鏈，利用其所制備的光控雙穩(wěn)態(tài)晶體管器件具有可逆性和穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、高遷移率等優(yōu)勢(shì)（Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1807176）。

  他們還發(fā)現(xiàn)向DPP共軛聚合物薄膜中引入四甲基碘化銨分子，可以將載流子遷移率提高近10倍。結(jié)合理論分析，他們提出了遷移率提高的機(jī)制，即離子基團(tuán)的引入可以抑制烷基側(cè)鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而提高高分子鏈間的排列有序性，有利于載流子的傳輸（Sci. Adv. 2016, 2, e1600076）。最近，他們通過將光致變色六芳基雙咪唑衍生物引入p型有機(jī)共軛聚合物薄膜中，并以此作為半導(dǎo)體層構(gòu)筑了光/熱響應(yīng)的有機(jī)薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并展示了該晶體管在構(gòu)筑非易失性的存儲(chǔ)器件方面的應(yīng)用。六芳基雙咪唑（HABI）是一類紫外光/加熱可逆響應(yīng)的光致變色分子。他們以硝基取代六芳基咪唑衍生物（p-NO2-HABI）和p型共軛聚合物（PDPP4T）的混合物為半導(dǎo)體層、OTS修飾的二氧化硅作為絕緣層，構(gòu)筑了底柵底接觸的有機(jī)薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該晶體管器件對(duì)紫外光（365 nm）具有高靈敏的響應(yīng)，光照前后電流變化能夠達(dá)到106，而且該狀態(tài)可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。通過加熱，可以使器件電流恢復(fù)至初始狀態(tài)。該器件的電信號(hào)的開/關(guān)態(tài)可以通過紫外光照/加熱多次循環(huán)實(shí)現(xiàn)，且無明顯信號(hào)損耗（Adv. Mater. DOI:10.1002/adma.201902576）。

  基于在共軛（高）分子烷基側(cè)鏈官能化研究方面取得的進(jìn)展，他們受邀在Acc. Chem. Res.以“Modification of side-chains of conjugated molecules and polymers for charge mobility enhancement and sensing functionality”為題撰寫綜述性論文（Acc. Chem. Res. 2018, 51, 1422）。最近，他們受邀在Adv. Mater.上將相關(guān)共軛（高）分子烷基側(cè)鏈方面的研究工作進(jìn)行總結(jié)與討論，并對(duì)烷基側(cè)鏈策略調(diào)控有機(jī)半導(dǎo)體性能的研究進(jìn)行了展望（Adv. Mater. DOI：10.1002/adma.201903104）。

論文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201903104

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.8b00069

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902576

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201807176

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.9b00106