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硫代作用对基于PNDIT2的聚合物太阳能电池性能的影响
摘要： 近年来，全聚合物太阳能电池发展迅速，近期已实现超过11%的功率转换效率（PCE）。n型聚合物PNDIT2（又称N2200或P(NDI2OD-T2)）被广泛应用于光伏和场效应晶体管领域。当与能级匹配的给体材料配对时，PNDIT2器件效率超过10% PCE，由其制备的有机场效应晶体管迁移率超过1 cm2/Vs。通过将NDI基团中的亚胺氧原子替换为硫原子（即硫代反应），可提升NDI类小分子的场效应晶体管性能。本研究将此策略应用于PNDIT2，探究2S-trans构型硫代处理对PTB7-Th给体聚合物全聚合物太阳能电池性能的影响。以原始PNDIT2聚合物为参照制备电池，获得4.85%的优化效率。受合成条件限制未能获得完全转化的2S-trans样品，因此研究了1S与2S-trans硫代比例递增的批次（15:85、7:93和5:95）。随着硫代程度增加，硫代PNDIT2器件的光伏参数系统性下降，最终效率仅达0.84%、0.62%和0.42% PCE。性能下降归因于硫代PNDIT2相中π-π堆叠有序性降低，导致电子迁移率下降和相分离细化。掠入射广角X射线散射、透射电镜、光致发光猝灭、瞬态光电流分析及SCLC测量结果均支持该结论。
关键词： π-π堆积、PNDIT2、硫代反应、全聚合物太阳能电池、功率转换效率
更新于2025-10-22 19:40:53
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2,7-二辛基[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩分子在不同取向无机单晶衬底上的优先取向
摘要： 有机分子2,7-二辛基[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩（C8-BTBT）通过真空热蒸镀法沉积于石英玻璃、e11 (cid:2)20T A面、(0001) C面和e1 (cid:2)102T R面单晶氧化铝（蓝宝石）以及(100)面与(111)面单晶氧化镁衬底上，并采用X射线衍射分析和原子力显微镜（AFM）观测进行结构表征。无论衬底材质与晶向如何，均获得了具有相似面内取向的(001)面外延取向，其形成过程由π-π堆叠诱导的分子有序排列所主导。取向程度通过衬底材质相关的晶粒结构得以体现?；谑笛榻峁撇饬烁萌∠駽8-BTBT层的生长模型。
关键词： π-π堆积、真空热蒸镀、X射线衍射、C8-BTBT、原子力显微镜
更新于2025-09-23 15:21:21
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用于钙钛矿太阳能电池的D-π-D分子半导体：螺旋型与平面型π连接体的优越性对比
摘要： 控制分子堆积模式和分子聚集体尺寸对下一代光电器件中高性能电荷传输材料具有根本重要性。为阐明螺旋烯作为核心结构单元在探索非常规有机半导体中的独特作用，本研究通过电子给体二甲氧基二苯胺双重胺化硫杂[5]螺烯（T5H）制得T5H-OMeDPA，并与并噻吩同系物（PET-OMeDPA）进行系统对比?；诘ゾУ脑蛹淞孔永砺酆湍芰糠纸夥治龇⑾郑核淙黄矫嫘蚉ET的π-π堆积强于螺旋型T5H，但这种对有机半导体电荷传输的有利效应在给体-π-给体（D-π-D）型PET-OMeDPA中完全丧失，而在T5H-OMeDPA中得以较大程度保留。因此T5H-OMeDPA单晶的理论空穴迁移率比PET-OMeDPA高约5倍。更关键的是，由于分子聚集体域更大，溶液加工的外消旋玻璃态T5H-OMeDPA薄膜空穴迁移率达到PET-OMeDPA对应物的3倍。相较于PET-OMeDPA，螺旋型T5H-OMeDPA与钙钛矿的电子耦合更弱，导致界面电荷复合减少。凭借更低的传输电阻和更高的复合电阻，采用T5H-OMeDPA的钙钛矿太阳能电池功率转换效率达21.1%，高于PET-OMeDPA的19.8%和螺-OMeTAD对照组的20.6%。
关键词： 电荷传输、钙钛矿太阳能电池、螺旋烯、分子半导体、π-π堆积
更新于2025-09-23 15:21:01
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吡啶取代芴晶体多晶型体中热和机械刺激引发的三色发光切换
摘要： 十年来，刺激响应型有机发光开关材料备受关注。目前已报道的大多数案例仅能实现可逆双色发光切换，由于这类智能材料的不可设计性，多色切换材料仍极为稀缺。本研究报道了一种简单有机分子——4,4'-(9,9-二甲基-9H-芴-2,7-二基)二吡啶(MFDP)，其展现出具有不同发光颜色的三种晶型多态(V-MFDP、B-MFDP和G-MFDP)。这三种晶型在物理刺激下可发生从紫色到蓝色再到绿色的可逆三色荧光切换。通过获取三种多态的单晶结构发现，其刺激响应特性源于分子间相互作用诱导的不同堆积模式，而弱π-π堆积与弱氢键之间的竞争是三种晶型发生相转变的主要原因。
关键词： ??，π-π堆积，晶体结构，发光开关，刺激响应
更新于2025-09-23 15:21:01
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咔唑-苯并咪唑[1,2-f]菲啶中π-π堆积的控制：用于磷光有机发光二极管电子传输型双极主体的设计
摘要： 制备了两种双极主体材料8-cbzBIFP和10-cbzBIFP，它们均具有正交连接的咔唑与苯并咪唑并1,2-菲啶（BIFP）基本骨架。与调控分子晶体堆积的BIFP部分的平面结构相比，苯并咪唑衍生物更有利于电子传输性能。这两种主体材料在使用双(2-苯基吡啶)(乙酰丙酮)合铱(III)作为发光体的磷光有机发光二极管中均表现出卓越性能。优化后的绿色PhOLED器件中，10-cbzBIFP实现最大亮度(Lmax)58,810 cd/m2、最大电流效率(Zc)87.0 cd/A和外量子效率(EQE)21.1%；8-cbzBIFP则显示Lmax为58,870 cd/m2、Zc为77.3 cd/A及EQE为19.1%。
关键词： 电子传输型磷光有机发光二极管、咔唑-苯并咪唑并1,2-二菲啶、双极主体材料、π-π堆积
更新于2025-09-23 15:19:57
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引入三氟甲基以增强氢键作用提升有机太阳能电池效率
摘要： 如今，三元策略已成为提升有机太阳能电池（OSC）功率转换效率（PCE）的常用方法。第三组分与给体或受体之间的分子间相互作用对实现高性能至关重要。然而，作为强分子间相互作用的氢键在三元OSC中鲜少被考虑。本工作通过在新合成的小分子DTBO上引入三氟甲基来增强DTBO与IEICO-4F间的氢键。由于氢键的存在显著影响静电势（ESP）并促进活性层的π-π堆叠，该三元OSC展现出优异的电荷提取能力和低电荷复合率。在基于DTBO、PTB7-Th和IEICO-4F的三元器件中，其PCE从典型二元器件的11.02%提升至12.48%，短路电流密度（JSC）从24.94 mA/cm2增至26.43 mA/cm2。此外，添加DTBO可实现能量从DTBO向PTB7-Th的转移，并拓宽共混薄膜的吸收光谱。掠入射广角X射线散射（GIWAXS）图谱显示添加10 wt% DTBO后IEICO-4F的π-π堆叠间距减小。该氢键效应在PM6:Y6体系中同样显现——对比二元体系15.49%的效率，三元体系实现了16.64%的效率。本研究表明，通过引入三氟甲基增强氢键以改善π-π堆叠，可有效提升OSC的性能。
关键词： 能量传递、三元器件、有机太阳能电池、氢键、π-π堆积
更新于2025-09-23 15:19:57
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解析晶体螺旋桨状三苯胺类似物的多重电荷传输行为
摘要： 采用Marcus-Hush公式对一系列对位取代螺旋桨状三苯胺（TPA）衍生物的电荷传输特性进行了理论计算研究。本工作选取的具有吸电子至供电子特性的多种取代基，在决定TPA衍生物的重排能和电子耦合性质方面起关键作用?；谌桨泛诵牡穆菪肮剐拖拗频贾戮奂惫斓乐氐喜睿琓PA基团预期会呈现较弱的电子耦合。然而，连接在TPA核心上的取代基团可显著主导TPA衍生物的晶体堆积模式，其中由此产生的各种非共价分子间相互作用随后驱动堆积排列并影响相邻轨道间的电子耦合。通过Hirshfeld和QTAIM技术探究了TPA衍生物晶体结构中的分子间相互作用。此外，对TPA类似物的SAPT分析表明：具有显著电子耦合的稳定二聚体周期性排列，对实现晶体整体高载流子迁移率至关重要。
关键词： SAPT、π堆积、一维电荷传输通道、Marcus-Hush公式、取代基效应
更新于2025-09-09 09:28:46