有機(jī)半導(dǎo)體材料分子結(jié)構(gòu)及性能研究進(jìn)展

鄭敏燕，侯雅慧，張國(guó)偉，賈 瑤，郭 妮

（咸陽(yáng)師范學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712000）

隨著社會(huì)發(fā)展，功能單一的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料已不能滿足社會(huì)發(fā)展的需求。而近些年發(fā)展迅猛的有機(jī)材料，原料易得、重量輕、成本低、制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，比如塑料、高分子聚合物具備半導(dǎo)體特性，具有良好環(huán)境穩(wěn)定性[1-3]。到20世紀(jì)60年代，有機(jī)半導(dǎo)體材料體系化研究正式開始，以此為契機(jī)，基于有機(jī)材料的電子產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。21世紀(jì)初，研究有機(jī)半導(dǎo)體材料的黑格爾、白川英樹等科學(xué)家獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，標(biāo)志著有機(jī)半導(dǎo)體材料已獲得較高的社會(huì)關(guān)注度[4-5]。有機(jī)半導(dǎo)體材料具有低毒、價(jià)廉、易成型、分子結(jié)構(gòu)可調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，因而在太陽(yáng)能電池、靜電復(fù)印以及信息技術(shù)等方面擁有巨大的應(yīng)用空間[6]。有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光器件及有機(jī)半導(dǎo)體激光器越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[7]。

研究表明，用作有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池和有機(jī)晶體管的半導(dǎo)體材料，對(duì)材料的載流子遷移率要求更高。日本理化學(xué)研究所尾坂等人開發(fā)出了由π電子體系構(gòu)成的4種異構(gòu)萘并二噻吩（NDT）分子，這些異構(gòu)體作為主鏈合成的高分子化合物（NDT聚合物），載流子遷移率可達(dá)0.8 cm2/Vs。這項(xiàng)研究進(jìn)一步表明，有機(jī)物在制作半導(dǎo)體方面具有結(jié)構(gòu)、性能可控優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，柔性的可穿戴有機(jī)半導(dǎo)體在身體檢測(cè)、體內(nèi)植入治療、電子皮膚等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景，亦是有機(jī)半導(dǎo)體研究熱點(diǎn)之一[8]。

1 有機(jī)半導(dǎo)體材料分子結(jié)構(gòu)

有機(jī)光電子器件主要有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及有機(jī)太陽(yáng)能電池，其中載流子傳輸效率是衡量有機(jī)光電子器件性能一個(gè)重要指標(biāo)。……