研究目的
研究空间位阻在共轭聚噻吩掺杂机制中的作用及其对电导率的影响。
研究成果
P3EHT中支链侧基的空间位阻显著影响掺杂机制，既促进与F4-TCNQ形成电荷转移复合物，又使HTFSI高效质子化成为可能。这导致电导率出现显著差异，凸显了结构约束对掺杂效率的重要影响。
研究不足
该研究聚焦于特定聚合物（P3EHT）和两种掺杂剂（F4-TCNQ与HTFSI），可能未涵盖所有可能的掺杂机制或聚合物-掺杂剂相互作用。溶剂加工与气相掺杂的作用未进行广泛比较。
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支链侧链调控共轭聚噻吩中抗衡离子位置与掺杂机制
DOI：10.1021/acsmacrolett.8b00778
期刊：ACS Macro Letters
出版年份：2018
更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要：
由于聚合物体系固有的结构和能量无序性，预测半导体聚合物与掺杂剂之间的相互作用并非易事。虽然高效电荷转移的驱动力取决于电子给体与受体之间有利的能级偏移，但我们证明掺杂效果还依赖于将掺杂分子掺入半导体聚合物薄膜的结构限制条件。本研究报道了模型共轭聚合物在接触两种掺杂剂（一种直接氧化聚合物主链，另一种使聚合物主链质子化）时光谱和电学性质的变化过程。通过气相渗透法，常用电荷转移掺杂剂F4-TCNQ与聚合物聚(3-(2'-乙基)己基噻吩)(P3EHT)形成电荷转移复合物(CTC)。该共轭聚合物具有与特征明确的P3HT相同的主链结构，其最大电导率达到3×10?? S cm?1。我们推测P3EHT的支链侧基迫使F4-TCNQ驻留在晶粒的π面之间，导致给体与受体间发生部分电荷转移。相反，使用强酸HTFSI对聚合物主链进行质子化处理后，P3EHT的电导率最高可达4×10?3 S cm?1，比使用电荷转移掺杂剂时高出两个数量级。P3EHT主链能被酸掺杂剂质子化却不能被F4-TCNQ直接氧化的现象表明，即使电荷转移驱动力充足，空间位阻仍对掺杂剂与聚合物间的电荷转移程度起重要作用。
作者：
Elayne M. Thomas，Emily C. Davidson，Michael L. Chabinyc，Rachel A. Segalman，Reika Katsumata
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