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我系郭旭岗课题组在德国应用化学发表关于有机半导体材料的封面文章

发布日期:2017-07-08 22:36:00

       近日,我郭旭岗副教授课题组在国际一流期刊德国应用化学《Angewandte Chemie International Edition》上发表了关于梯状(ladder-type) n-型有机半导体的研究成果,论文题目为“Ladder-type Heteroarenes: Up to 15 Rings with Five Imide Groups”。此项工作受到编辑和审稿人的高度评价,作为封面故事发表。

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图 1. 梯状n-型有机半导体论文封面

       梯状有机半导体是一类非常重要的半导体材料, 这类半导体具有刚性结构、高共面性及载流子高度离域等特性从而有利于实现高迁移率的晶体管器件,因此梯状有机半导体对材料的基本物理化学性质研究和高性能有机半导体的开发都具有重要意义。梯状有机半导体材料通常富有电子,在电子器件中作为p-型半导体使用。由于合成挑战和同时拉电子基团带来的空间位阻,缺电子的梯状n-型有机半导体材料非常稀缺,难以合成,相对于p-型半导体载流子迁移率要低、器件稳定性要差。酰亚胺高分子半导体是有机电子领域最为重要的半导体材料之一,由于酰亚胺的强拉电子效应,迄今为止高性能的n-型有机半导体材料通常都带有酰亚胺或酰胺基团。郭旭岗教授在攻读博士期间,便在国际上率先并系统性地研究了各类酰亚胺高分子半导体材料及其在有机场效应晶体管和有机太阳能电池中的应用,并实现了突出的器件性能(Chem. Rev. 2014, 114, 8943-9021)。

 

       双噻吩酰亚胺是一个重要的梯状有机半导体构建单体,前期工作中郭旭岗以双噻吩酰亚胺为单体成功构建了一系列高性能有机半导体材料(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)。 郭旭岗课题组结合梯状有机半导体的优势,对双噻吩酰亚胺进行了拓展,合成了一系列具有可调控共轭长度的梯状n-型有机半导体材料。这一系列材料具有精确的化学结构、易溶液加工、高共面性、良好的结晶度、可调控的光电性质及半导体能级结构。当用于有机场效应晶体管中实现了优异的n-型半导体器件性能,电子迁移率达到0.05 cm2 V-1 s-1。这一系列材料为基础的物理化学性质研究和高性能的有机半导体开发提供了良好的平台。

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图 2. 梯状n-型有机半导体材料的化学结构和场效应晶体管器件性能曲线

 

       郭旭岗课题组博士后王英锋和高级研究学者郭晗博士为该论文的共同第一作者,本科生凌少华参与了部分材料合成工作。材料计算和光谱性质研究由西班牙马拉加大学Rocio Ponce Ortiz博士完成。此项研究得到了国家自然科学基金、深圳市孔雀团队和深圳市重点实验室等项目的支持。

 

论文连接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201702225/full

封面连接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201706480/full