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基于B←N配位吡咯并吡咯二酮聚合物的设计、合成及性能研究
蒙金秋1
作者信息
摘要
开发具有高性能和可靠性的共轭聚合物对柔性电子器件具有重要意义。相比于电子给体单元，电子受体单元种类较少，限制了 n-型及双极性电子给-受体共轭聚合物的发展。本论文中，我们将B←N受体单元与吡咯并吡咯二酮（DPP）受体单元结合，设计并合成了含有单B←N和双B←N单元的新型DPP受体单元（HBNDPP和DBNDPP），获得了系列含有HBNDPP或DBNDPP的电子给受体共轭聚合物分子材料，并探索了其在柔性有机场效应晶体管(OFET)的应用。主要研究内容包括以下两个部分： 1、基于B←N和DPP单元，设计合成了含有单B←N配位DPP单元的新型受体分子（HBNDPP），并获得了共轭聚合物P1和P2。一方面，利用B←N和DPP单元的拉电子能力，降低了聚合物的LUMO能级，实现了单一n-型电子传输；另一方面，利用HBNDPP结构的非对称性，使聚合物表现出多个具有平坦扭转势能的构象异构体，从而在薄膜状态下呈现无定形堆积，保证了良好的抗弯曲应变能力。因此，柔性OFET器件表现出单一n-型电荷传输特性，并具有良好的抗弯曲性和环境稳定性。 2、基于B←N和DPP单元，设计合成了含有双B←N配位DPP单元的新型受体分子（DBNDPP），并获得了随机聚合物P3-0.17和P4-0.09。一方面，通过DBNDPP稠环单元的引入，实现了对聚合物HOMO和LUMO能级的调控，从而使器件具有双极性传输特性；另一方面，稠环单元的随机引入降低了聚合物的规整度，提升了抗弯曲应变能力。因此，柔性OFET器件表现出双极性电荷传输特性，其空穴和电子迁移率最高达到0.91和0.57 cm2V-1s-1，并具有良好的抗弯曲性和操作稳定性。
关键词
柔性有机场效应晶体管/吡咯并吡咯二酮共轭聚合物/电子受体单元/硼←氮配位/化学合成/双极性电荷传输特性引用本文复制引用
授予学位
硕士学科专业
有机化学导师
刘子桐学位年度
2023学位授予单位
兰州大学语种
中文中图分类号
TN