P3HT:MDBS杂化串多晶纳米结构的生成及电荷传输性能

　　立构规整的聚（3-己基噻吩）（P3HT）电荷传输性好，易溶于常见的有机溶剂中，被广泛应用于有机场效应晶体管、有机太阳能电池、超级电容器和功能复合材料中。P3HT的结晶形貌和结构对器件的光电性能有很大影响。人们经过大量实验，得到P3HT的结晶形貌有单晶、纳米线、球晶、片层状晶体等。2009年，Brinkmann等发现立构规整的聚（3-烷基噻吩）（P3AT）在1,3,5-三氯苯和吡啶的混合物中附生结晶可以生成串多晶（shish-kebab）形貌的晶体，这是关于共轭聚合物生成shish-kebab形貌晶体的首次报道。目前，杂化串多晶纳米形貌的P3HT晶体相对较少，类似的结晶形貌只在 P3HT/P3HT, P3HT/碳纳米管, P3HT/perylene tetracarboxydiimide (PDI)和 P3HT/N,N-(dicyclopentyl) perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic diimide (C5-PTCDI)共混体系中得到，其中“shish”分别是P3HT, CNT, PDI 和C5-PTCDI，它们都是半导体材料。我们课题组发现旋涂热的P3HT:(2,3:2,4)-二（对甲基二苄叉）山梨醇（MDBS）混合物溶液得到P3HT:MDBS杂化串多晶纳米结构, 首次得到P3HT/绝缘材料体系的串多晶纳米形貌。我们深入研究了P3HT:MDBS杂化串多晶纳米结构的生成机理、形貌调控及其在晶体管中的应用，相关成果发表在J Mater Chem C, 2017，5, 3983上。 

　　利用北京同步辐射装置（BSRF）1W1A-漫散射实验站的GIXRD技术分析得到杂化串多晶的结构。如图所示， MDBS没有明显的衍射峰，表明MDBS纳米线是非晶的。纯P3HT的短纤维和P3HT:MDBS杂化串多晶纳米结构都在2θ=5.4o处有（100）晶面的衍射峰，说明P3HT在两个样品中具有相同的晶型，即form I。综合AFM，TEM，SAED和GIXRD数据，我们研究得出P3HT和MDBS纳米线之间具有较强的分子间π-π相互作用，使P3HT在MDBS表面成核，进而诱导P3HT纳米纤维垂直MDBS纳米线表面生长，最终生成杂化串多晶形貌。我们改变旋涂溶液温度、P3HT的溶液浓度和溶剂种类可以调控P3HT纳米线长度。我们用这种方法也可以得到其它P3AT和山梨醇衍生物的杂化串多晶纳米结构，表明这是一种普适性的制备杂化串多晶的方法。我们构筑具有杂化串多晶结构的P3HT:MDBS薄膜有机场效应晶体管，发现其迁移率为3.8x10-2 cm2/Vs，比纯P3HT晶体管的迁移率(2.91 x10-3 cm2/Vs) 高一个数量级。 

　　发表文章： 

　　Xuan Zhang, Nana Yuan, Shang Ding, Danhui Wang, Lin Li, Wenping Hu, Zhishan Bo, Jianjun Zhou and Hong Huo *, Growth and carrier-transport performance of a poly(3-hexylthiophene)/1,2,3,4-bis-(p-methylbenzylidene) sorbitol hybrid shish-kebab nanostructure. J. Mater. Chem. C, 2017 5, 3983.