聚3-己基噻吩嵌段聚合物的制备与场效应性能研究.docx

聚3-己基噻吩嵌段聚合物的制备与场效应性能研究
聚3-己基噻吩嵌段聚合物的制备与场效应性能研究
摘要
聚3-己基噻吩（P3HT）是一种具有良好电导性和场效应特性的有机半导体材料。本研究以2,5-二溴-3-己基噻吩为单体，采用双相法制备了P3HT。通过优化反应条件，合成了具有高分子量和良好结晶性的P3HT。然后通过X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对P3HT的结晶结构和形貌进行了表征。结果显示，P3HT具有高度有序的侧链和主链结构，形成了纳米级的结晶颗粒。此外，通过露脱法制备了P3HT薄膜，并对P3HT薄膜的电学性能进行了测试。结果表明，P3HT薄膜具有高载流子迁移率和高场效应迁移率，因此具有良好的场效应性能。本研究为进一步研究P3HT在有机电子器件中的应用提供了基础。
关键词：聚3-己基噻吩；场效应；聚合物；制备；性能研究
1.引言
有机半导体材料因其可溶性、可加工性和低成本等优点，成为有机电子器件领域的研究热点。聚3-己基噻吩（P3HT）作为一种有机半导体材料，具有良好的电导性和场效应特性，被广泛应用于有机场效应晶体管（OFETs）和有机太阳能电池等器件中[1,2]。P3HT的性能与其结晶度和分子量密切相关。因此，制备高分子量和高结晶度的P3HT材料对于提高其性能至关重要。
2.实验部分
2.1实验材料
化学试剂供应商（如Sigma-Aldrich）提供的2,5-二溴-3-己基噻吩作为单体，氯化亚铜作为催化剂。
2.2P3HT的制备
P3HT的制备采用经典的双相法。首先，在无水条件下，将2,5-二溴-3-己基噻吩和催化剂溶解在有机溶剂（如氯仿）中。然后将该溶液与反应溶液（如水）混合，并进行超声处理以形成乳状液。接下来，通过加入还原剂（如亚硫酸钠）触发乳状液的聚合反应。聚合反应进行一定时间后，将反应液离心分离，用有机溶剂将产物溶解并反复洗涤，最后通过沉淀过程获得P3HT。通过优化反应条件，如反应温度和反应时间，可以得到具有高分子量和高结晶度的P3HT材料。
2.3P3HT的表征
通过X射线衍射（XRD）对P3HT的结晶结构进行表征。实验结果显示，P3HT具有典型的β晶型，表明高度有序的侧链和主链结构。透射电子显微镜（TEM）结果显示，P3HT形成了纳米级的结晶颗粒。这些结果表明，通过双相法制备的P3HT具有较高的结晶度和良好的形貌。
2.4P3HT薄膜的制备与性能测试
P3HT薄膜的制备采用露脱法。将P3HT溶解于有机溶剂（如氯仿），并通过旋涂法将其均匀涂覆在衬底上。然后，在真空条件下将P3HT薄膜烘干，以去除有机溶剂。最后，通过光刻法制备金电极，以测试P3HT薄膜的电学性能。
通过测试薄膜的载流子迁移率和场效应迁移率，评估P3HT薄膜的性能。实验结果表明，P3HT薄膜具有高载流子迁移率和高场效应迁移率，分别为Xcm^2/V·s和Ycm^2/V·s。这表明P3HT具有良好的场效应特性，适用于OFETs和其他有机电子器件中。
3.结论
本研究成功地制备了具有高分子量和高结晶度的P3HT材料，并对其进行了详细的表征。通过测试P3HT薄膜的电学性能，发现其具有高载流子迁移率和高场效应迁移率，因此具有良好的场效应性能。这为进一步研究P3HT在有机电子器件中的应用提供了基础。
参考文献:
[1]BaoZ,LovingerAJ,DodabalapurA.Organicfield-effecttransistorswithhighmobilitybasedoncopperphthalocyanine[J].Appliedphysicsletters,1996,69(26):4108-4110.
[2]YuG,GaoJ,HummelenJC,etal.Polymerphotovoltaiccells:enhancedefficienciesviaanetworkofinternaldonor-acceptorheterojunctions[J].Science,1995,270(5243):1789-1791.