基于噻吩共轭体系的n型有机场效应晶体管半导体材料的合成和性能研究

有机场效应晶体管（OFET）是有机电子学的基础单元器件，有望广泛应用于轻薄、柔性的有机电子产品。有机半导体材料是OFET的核心组成部分。目前n型有机半导体材料是OFET研究的热点，提高材料电子传输性能和环境稳定性是研究的难点。本项目集中于提高n型材料器件性能所需解决的科学问题，应用有机合成方法，向含噻吩共轭体系中引入功能基团，如降低LUMO的酰亚胺和氰基等吸电子基团、阻隔空气和水侵蚀的含氟链基团、改善自组装性能的柔性链基团，调控分子间电子偶合、分子HOMO-LUMO和能隙、材料重组能，设计、合成系列高电子迁移率、易加工、环境稳定的新型n型半导体材料；用溶液加工或真空蒸镀方法制备得到薄膜器件并优化性能；结合材料的理化性质和理论计算，初步了解分子结构与性能的关系，为合成理想的场效应有机半导体材料总结规律。

有机场效应晶体管（OFET）是有机电子学的基础单元器件，有望广泛应用于轻薄、柔性的有机电子产品。有机半导体材料是OFET的核心组成部分。目前n型有机半导体材料是OFET研究的热点，提高材料电子传输性能和环境稳定性是研究的难点。本项目集中于提高n型材料器件性能所需解决的科学问题，应用有机合成方法，向含噻吩共轭体系中引入功能基团，如降低LUMO的酰亚胺和氰基等吸电子基团、阻隔空气和水侵蚀的含氟链基团、改善自组装性能的柔性链基团，调控分子间电子偶合、分子HOMO-LUMO和能隙、材料重组能，设计、合成了系列高电子迁移率、易加工、环境稳定的新型有机半导体材料；用溶液加工或真空蒸镀方法制备得到了薄膜器件并优化性能。主要研究成果有：（1）设计合成系列并噻吩酰亚胺半导体材料，并通过单晶结构探索了并噻吩酰亚胺分子在固态的排列；（2）制备了系列噻吩醌式分子，获得高性能的n-型和双极性有机半导体材料；（3）合成了含有噻吩结构单元的梯形聚合物，该化合物具有广谱的吸收和高的热稳定性；（4）制备了新型高性能p-型有机半导体材料6,13-二氯并五苯，该化合物显示了高的器件性能和重现性。