规整还是随机——聚合物有序性如何影响载流子迁移率的新观点

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基于共轭聚合物的场效应晶体管（FET），因为其具备无机材料无法相比的可加工性能，可用利用印刷工艺制备可弯曲且轻质的光电器件，而吸引了越来越多的关注。

在该类共轭聚合物的设计过程中，预获得高载流子迁移率，则需要彻底了解分子结构和固态堆积相互作用对电荷传输性质的影响。除了早期研究报道的聚（3-烷基噻吩）的高度区域规律性可导致其高结晶度和高电荷迁移率之外，近期的一些研究结果则通过非对称单体聚合来调整聚合物主链中的区域规整性。在这些结果中，聚合物的区域规整性对电荷传输和光伏特性都呈现出积极的影响。其中，由环戊二烯并[1,2-b:5,4-b']二噻吩（CDT）和吡啶-[2,1,3]噻二唑（PT）结构单元组成的区域规整聚合物具有最高的迁移率。这些结果似乎表明，高规整度是高迁移率的必要条件。

然而，韩国蔚山国家科学技术研究所能源工程系的Changduk Yang教授课题组和梨花女子大学化学工程与材料科学系的Byoung Hoon Lee教授课题组向FET领域给出了截然相反的观点——随机型聚合物会获得更高的迁移率。

研究者分别合成了由CDT和氟苯并[c][1,2,5]噻二唑（FBT）结构单元组成的区域随机型（RA）和区域规整型（RR）的两种聚合物，并表征了其基本物理性质和器件性能。尽管RA具有与RR类似的光学、电化学和形态学特性，但RA表现出更好的场效应晶体管（FET）性能。值得注意的是，研究者通过新型纳米沟槽夹层制备工艺所获得的基于RA的FET器件，表现出17.8 cm2V-1s-1的极高载流子迁移率，是基于RR器件的两倍。