有机半导体聚合物因其成本效益高、结构可调性强、溶液加工性好等优势,在场效应晶体管(OFETs)和有机发光二极管(OLEDs)等领域具有广泛的应用前景。然而,长期以来,如何同时实现高电荷载流子迁移率和高发光量子效率一直是该领域的一大挑战。近日,物质科学学院陈虎团队在(Angewandte Chemie International Edition)上发表了一项重要研究成果。他们成功设计并合成了一种新型的给体-受体共轭聚合物TTIF-BT,该材料在电荷载流子迁移率(μ)和光致发光量子效率(Φ)方面均表现出优异的性能,为下一代有机光电子器件的开发提供了新的可能性。

TTIF-BT采用了一种独特的九环稠合给体单元(TTIF),并通过减少侧链的空间位阻,增强了分子间的相互作用。研究结果显示,TTIF-BT的薄膜空穴迁移率达到1.1 cm²V⁻¹s⁻¹,光致发光量子效率为7.6%,其Φ·μ值(0.084 cm²V⁻¹s⁻¹)是当前最先进的半导体聚合物IDT-BT的三倍以上。这一突破性进展使得TTIF-BT在电驱动聚合物激光器和有源矩阵显示技术等应用中展现出巨大的潜力。通过时间分辨吸收和光致发光技术,研究团队进一步揭示了TTIF-BT中62%的光致发光来自链间介导的发射,这一比例高于IDT-BT的58%。这一发现为理解有机半导体材料的结构-性能关系提供了新的视角,并为未来高性能有机光电子材料的设计提供了重要指导。

大湾区大学(筹)为论文的第一通讯单位,陈虎研究员为该论文的唯一通讯作者,王明聪研究员为该论文的第一作者。夏广杰研究员为该研究提供了算力支持(计算资源来自大湾区大学松山湖算力中心)。本项工作也得到了东莞社会发展科技计划、广东省基础与应用基础研究基金、松山湖材料实验室开放研究基金等多个项目的支持。该项研究得到了牛津大学、剑桥大学、斯坦福大学和阿卜杜拉国王科技大学等国际知名高校相关团队的支持。论文被遴选为Angew. Chem. Int. Ed.的VIP论文(Very Important Paper)。
论文题目:An Amorphous Donor-Acceptor Conjugated Polymer with Both High Charge Carrier Mobility and Luminescence Quantum Efficiency
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202421199