基于十二硼烷设计的阴离子静电屏蔽掺杂剂可提高掺杂共轭聚合物的载流子迁移率

摘要： 调节共轭聚合物电子特性最有效的方法之一是使用小分子氧化剂进行掺杂，在聚合物上产生空穴和分子阴离子。但大多数掺杂剂的阴离子会产生强静电作用，使聚合物上的空穴局域化，从而降低其迁移率。本研究采用一种新策略：利用取代硼团簇作为共轭聚合物的分子掺杂剂。通过设计具有高氧化还原电位且对核内电子密度实施空间位阻?；さ耐糯?，获得了高度离域的极化子，其迁移率与未引入阴离子掺杂的薄膜相当。交流霍尔效应测量表明，尽管硼团簇掺杂薄膜的结晶性较差，但其导电率和极化子迁移率仍比F4TCNQ掺杂薄膜高出约一个数量级。此外，自由载流子数量与硼团簇数量基本匹配，实现了≈100%的掺杂效率。这些结果表明：保护极化子免受阴离子影响是获得高载流子迁移率的关键因素，而像F4TCNQ这类掺杂剂所需的高聚合物结晶性，主要是为了使抗衡离子远离聚合物主链。