疏水性有机半导体的水介质电化学门控

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。