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疏水性有机半导体的水介质电化学门控

DOI：10.1016/j.tsf.2018.11.032 期刊：Thin Solid Films 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 我们证明，即使高度疏水的半导体聚合物聚[2,5-双(3-十四烷基噻吩-2-基)噻吩并[3,2-b]噻吩](PBTTT)，当采用水性介质作为栅极时也能以有机电化学晶体管(OECT)模式而非场效应晶体管(OFET)模式工作。通过选择苦味酸(PA)这种阴离子，使得在水的水解离窗口内，阴离子能够充分渗透到半导体薄膜中成为可能。此前，只有在采用具有更大水解离窗口的固态电解质作为栅极，或者对于具有亲水侧链的PBTTT类似物时，才观察到PBTTT薄膜或其类似物以OECT模式工作。我们将PA阴离子能够渗透PBTTT体相的能力归因于其与PBTTT溶剂（氯代苯）的相似性，即它们都表现出缺电子的π电子体系。在对照实验中，我们证实当采用另一种不具有此类π电子体系的有机酸（乙酸）作为栅极时，未观察到OECT模式，并且栅极机制确实是电化学掺杂而非电荷转移机制。只有在采用较高浓度PA（50 mM或更高）作为水性栅极介质时才观察到OECT模式，但此时可产生约80 S/cm的电导率，略高于采用氯离子作为栅极的具有亲水侧链的PBTTT类似物。
作者： Abbad Al Baroot，Alhulw Alshammari，Martin Grell
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究疏水性半导体聚合物PBTTT在水性介质（特别是以苦味酸PA作为阴离子）作为栅极时，在有机电化学晶体管（OECT）模式下工作的能力。

研究成果

研究表明，当使用含高浓度苦味酸（PA）的水性介质作为栅极时，高度疏水的半导体聚合物PBTTT能够以有机电化学晶体管（OECT）模式运行。这归因于PA阴离子与PBTTT溶剂的相似性，使其能够实现体相渗透和电化学掺杂。该发现为在不引入亲水性侧链的情况下，实现疏水半导体的OECT运行提供了新思路。

研究不足

该研究的局限性在于观察有机电化学晶体管（OECT）工作模式所需的特定条件，即高浓度苦味酸（50 mM或更高）。这些发现对于其他疏水性半导体或不同阴离子的适用性尚未探讨。

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