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  近年來，有機(jī)共軛聚合物由于具有優(yōu)異的半導(dǎo)體性質(zhì)，其研究受到廣泛關(guān)注。人們發(fā)現(xiàn)聚合物的側(cè)鏈不僅可以提高聚合物在有機(jī)溶劑中的溶解性，而且可以影響聚合物的半導(dǎo)體性能。 

  在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的支持下，化學(xué)所有機(jī)固體院重點實驗室的科研人員在調(diào)控側(cè)鏈改變聚合物半導(dǎo)體性能的研究方面取得系列研究進(jìn)展。他們在聚合物側(cè)鏈中引入脲基團(tuán)，得到了側(cè)鏈含功能基團(tuán)的共軛聚合物，如圖1所示。由于側(cè)鏈間的氫鍵相互作用，聚合物薄膜的有序性增強(qiáng)；與不含脲基團(tuán)的聚合物相比，其場效應(yīng)晶體管遷移率由3.4 cm²V^-1s^-1提升到13.1 cm²V^-1s^-1，體異質(zhì)結(jié)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率也由3.8%提升到6.8%。此研究結(jié)果為聚合物側(cè)鏈的研究提供了新的思路，最近發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上 (J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 173)。 

  進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在共軛給-受體聚合物（DPPTTT）薄膜中引入四甲基銨鹽，共軛聚合物薄膜的載流子遷移率得到了大幅提高。以此摻雜后的共軛高分子薄膜制備的場效應(yīng)晶體管的遷移率達(dá)到26.2 cm²V^-1s^-1，而且具有高開關(guān)比、強(qiáng)空氣穩(wěn)定性。對其機(jī)理研究表明，四甲基銨鹽的存在限制了側(cè)鏈扭轉(zhuǎn)，使薄膜有序性得到了提高，從而提升了其半導(dǎo)體性能（Sci. Adv.2016, 2, e1600076.）。該結(jié)果被NanotechWeb以“Ionic additive improves OFETs”為題進(jìn)行了報道。 

圖1 側(cè)鏈含有脲基團(tuán)的共軛聚合物與其薄膜結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體性能變化