空间受限条件下共轭聚合物的取向结构与性能的研究

【摘要】作为一种典型的软物质，共轭聚合物因具有软物质的柔性、质量轻、可溶液加工的特点，又具有半导体特性，而在场效应晶体管、电子标签、显示、数据存储等方面具有广泛的应用前景。然而共轭聚合物的物理性能依然无法与无机半导体相比，其主要原因是由高分子体系内几乎杂乱无章的复杂微结构造成的。本文溶剂辅助纳米压印方法构筑了共轭聚合物几何空间受限结构，总结了聚合物在受限结构中晶体和分子的取向，研究了取向有序的共轭聚合物在有机场效应晶体管（OFETs）中的电学性能。本课题在促进聚合物分子链有序排列，提高载流子迁移率，从而提高有机光电器件性能方面具有重要意义。本论文主要从以下几个方面进行研究：（1）本文以共轭聚合物PDQT（poly[2,5-bis(2-octyldodecyl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione-alt-2,2′:5′,2′′:5′′,2′′′-quaterthiophene）为研究对象，选取促使分子链紧密排列的氯苯溶剂作为PDQT的溶剂，以PDMS软模板作为压印模板，采用溶剂辅助纳米压印法在低温低压下构筑共轭聚合物PDQT二维空间受限微纳光栅结构，使其在二维空间受限条件下结晶。（2）利用广角掠入射X射线散射和透射电镜（TEM）研究了分子链和晶体在空间受限条件下的取向，发现分子链沿着受限方向有序排列，分子间π-π堆积方向垂直于线条方向，形成edge-on取向的晶体。利用偏振紫外吸收光谱研究了分子链和晶体取向度。（3）以取向有序的PDQT微纳米结构为构建单元，制备了OFETs器件研究其电学性能，发现聚合物分子链有序排列可有效地提高载流子迁移率。同时研究发现在150℃条件下构筑的几何空间受限结构及缩小空间受限尺寸都可以进一步提高聚合物晶体和分子链取向度，从而提高载流子迁移率。其中受限尺寸较小的聚合物薄膜与平板薄膜相比，其载流子迁移率最高可提高一个数量级。
【作者】张煜悦；
【导师】陈高健；胡志军；
【作者基本信息】苏州大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】共轭聚合物；溶剂辅助纳米压印；取向；几何空间受限；

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