吡咯并吡咯二酮与低聚噻吩共聚物电荷传输性质的理论研究

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1、毗咯并毗咯二酮与低聚噻吩共聚物电荷传输性质的理论研究MWffSK吉林大学理论化学研宄所渭南师范学院化学与材料学院摘要：利用密度泛函理论对毗咯并毗咯二酮(DPP)与噻吩形成共聚物的低聚物(PDPP-nT)m的电子结构及二体堆积模型的电荷传输性质进行计算.结果表明，随着聚合物单元内DPP浓度增加，噻吩数减少，聚合物分子的HOMO和LUMO能级同时降低，并丑IIOMO-LUMO带隙变小;链内相邻DPP单元的电子波函数有效重叠增大，显著改善了链内的电子传输能力；同时分子主链的刚性增强，使分子链间LUMO轨道重

2、叠增强，电子转移积分增大;最终体系由p型向双极性材料转化.关键词：电荷传输;迁移率;双极性传输材料;毗咯并毗咯二酮;低聚噻吩;作者简介：任爱民，女，博士，教授，博士生导师，主要从事理论与计算化学研宄.E-mail:aimin_ren@yahoo.com收稿日期：2017-05-23基金:国家自然科学基金(批准号:21473071，21173099，20973078，20673045)资助TheoreticalStudyonChargeTransportPropertiesofCopolymersofD

3、iketopyrrolopyrroleandOligo-thiopheneFANTianxunTILifeiRENAiminInstituteofTheoreticalChemistry,JilinUniversity;Abstract：Theelectronicstructuresandchargetransportpropertiesoftheoligomersofdiketopyrrolopyrrole(DPP)withthethiophenewereinvestigatedwithabinit

4、iodensityfunctionaltheoryandclassicalMarcuschargetransporttheory.TheresultsshowthatwiththeincreaseoftheDPPconcentration(ordecreaseofthethiophenenumbers)inthepolymerunitboththeHOMOandLLMOenergylevelsofthepolymersdecrease,andthebandgapsnarrow.AstheDPPconc

5、entrationincreased,theintrachainoverlapoftheelectronwavefunctionsoftheDPPacceptorunitswasimproved,thatfacilitatestheintrachainelectrontransport.Moreover,theincreaseofDPPconcentrationstrengthenstherigidityofthemolecularbackboneandenhancestheinterchainove

6、rlapofLUMOorbitals,whichstrengthenstheelectrontransferintegralsandthesystemisconvertedfromp-typeintoambipolarmaterials.Keyword：Chargetransport;Mobility;Ambipolartransportmaterial;Diketopyrrolopyrrole(DPT);Oligothiophene;Received：2017-05-23有机半导体低聚物的光电性能已

7、达到近似于无定形硅的水平，如1986年，第1个聚噻吩制作的场效应晶体管就己完成111，这种有机半导体以质轻、价廉、易加工及可折叠等优势而被广泛用于制作有机光电器件.有机半导体材料的光电性质与分子堆积、分子质量、生长模式及纯度直接相关基于毗咯并毗咯二酮(DPP)的高分子因显著聚集性而具有非常高的电荷迂移率，人们利用这一性质合成了许多高性能的有机半导体材料(图1),并应用于有机发光二极管(OLED),有机场效应晶体管(OFET)和有机光伏(0PV)等领域.2005年，Turbicz等首次发现含DPP的高分

8、子用于有机场效应晶体管和太阳能电池材料，之后将基于DPP的共轭聚合物升级到具有高电子和空穴传输材料的化学平台，开展了众多基于DPP的材料分子设计Fig.1SeveralDPP-containingbuildingblocksforDPP-basedconjugatedpolymers下载原图Risasuitablesubstituent,mostlyanalkyl.将DPP作为一个分子建筑单元，通过在其3位和6位连接六元环苯环形成DBP分子（见图1）,D