导　　师： 陈军武

授予学位： 博士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 有机半导体材料作为应用于下一代平板显示、场效应晶体管和光伏电池等有机光电子器件中的有前景的材料,得到了众多研究团队的关注。大量的共辄聚合物不断被设计和合成,并取得了很好的器件性能,比如聚合物光伏电池(PSCs)的效率(PCEs)已经突破了 13%,有机场效应晶体管(OFETs)的迁移率也可以达到10cm2/(Vs)。高迁移率窄带隙聚合物具有重要的作用,不仅可以吸收更多的太阳光提高光伏电池的转化效率,还能加速载流子的输运,在厚膜型光伏电池中具有优异的表现。设计合成新型共辄聚合物时,需要选择适当的烷基侧链与共辄主链进行配合。因此侧链工程是调控聚合物的光电性能和获得高器件性能的有效方法。在本论文中,我们首先介绍在有机半导体材料中具有代表性的烷基侧链的种类,然后再介绍运用烷基侧链工程提高有机光伏电池和有机场效应晶体管器件性能的例子,并获得了具有高迁移率的多种新型窄带隙聚合物。在第三章,大面积高速卷对卷印刷有机光伏电池时,理想的活性层材料不仅需要在最优厚度下展现出优异的能量转化效率,还需要在活性层厚度大幅变化时保持较高的太阳能转化效率。所以我们在主链基于氟代苯并噻二唑(FBT)和联四噻吩的聚合物PFBT4T上引入含硅氧烷的烷基侧链,设计合成一系列交替和侧链无规共聚物。含硅氧烷的侧链可以诱导聚合物获得更多的face-on取向排列,使其具有3-D载流子快速输运特性。其OFETs和空间电荷限制电流(SCLC)法测试得到的空穴迁移率分别高达2.46 cm2/(V s)和5.9×10-2 cm2/(V s)。基于无规共聚物的光伏电池器件,当活性层厚度从270nm到600nm之间变化的时候,器件的能量转换效率都在10.15%以上,并在420nm下获得11.1%的最高效率。这是目前活性层厚度在600nm级别时,第一个光伏器件效率还能超过10%的聚合物给体材料。此外

关 键 词： 侧链工程 共轭聚合物 高迁移率 窄带隙 聚合物光伏电池 有机场效应晶体管

领　　域： []