GIXRD解析该高性能共轭聚合物薄膜的堆积形态

共轭聚合物光电子材料是有机光电子材料的重要组成部分，尤其是在可溶液法加工的有机光电子器件制备方面有着明显的优势。因此，发展高性能的可溶液法加工的P-型有机半导体材料，是制备大面积、低成本的有机电路的迫切需要。中国科学院化学研究所有机固体实验室刘云圻课题组研究了一类可溶液法加工的、具有良好空气稳定性和热稳定性的高性能P-型聚合物半导体材料，溶液法加工场效应器件（BGBC结构）研究结果表明：该材料表现出极好的空穴迁移性能，其迁移率最高可到10.5 cm2V-1s-1，电流开关比大约在106~108。这一结果是目前所报道的溶液法加工聚合物场效应器件的最高迁移率。（图1）

图1 高性能共轭聚合物的分子结构

聚合物材料的π-π堆积距离对于解释有机半导体特性来说是一个重要的参数。中国科学院化学研究所有机固体实验室刘云圻课题组在北京同步辐射装置1W1A漫散射实验站，采用1D和2D掠入射X-射线衍射(GIXRD)解析了该高性能共轭聚合物薄膜的堆积形态（图2）。该聚合物的层层堆积间距d-d spacing为18.4Å ，π-π堆积间距为 3.43 Å。这非常的d-d 和π-π堆积间距都是十分有利于载流子传输。另外，小的d-d堆积间距，使得聚合物骨架上的烷基链紧密的交错排列，从而有效的阻止了氧、水等不利于电子传输的物质的入侵。这是此材料有良好的空气稳定性和热稳定性的原因。

发表文章：

Li J, Zhao Y, Tan HS, Guo Y, Di CA, Yu G, Liu Y, Lin M, Lim SH, Zhou Y, Su H, Ong BS.. A stable solution-processed polymer semiconductor with record high-mobility for printed transistors. Sci. Rep. 2, doi:10.1038/srep00754, 2012.