PBPyT基聚合物給體的分子間相互作用調(diào)控與器件性能研究

柔性傳感器在穿戴智能電子、具身智能、生物醫(yī)學(xué)成像等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?；诠曹椄叻肿庸饷舨牧系挠袡C光電探測器(OPDs)具有本征柔性、成本低、功耗低等優(yōu)點，近年來受到廣泛關(guān)注。目前，柔性O(shè)PDs器件仍面臨探測性能較低、機械穩(wěn)定性偏差等問題，限制了其實際應(yīng)用。

中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所團隊發(fā)展了一類新型聚合物給體材料(PBPyT)，并深入研究了其分子結(jié)構(gòu)與堆積形貌之間的關(guān)系，從而大幅提升了柔性近紅外OPDs的探測性能和機械穩(wěn)定性。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進功能材料》(Advanced?Functional?Materials)、《化學(xué)工程雜志》(Chemical Engineering Journal)上。

研究團隊提出了局域化分子堆積調(diào)控的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，通過引入噻二唑并吡啶(PyT)的強吸電子單元，增強了聚合物鏈的分子間相互作用，優(yōu)化了結(jié)晶域，實現(xiàn)光敏層中的快速電荷傳輸。同時，借助烷基噻吩橋的空間位阻效應(yīng)引起的分子鏈扭曲，誘導(dǎo)局部無序堆積，形成應(yīng)力耗散位點。研究系統(tǒng)揭示了“分子結(jié)構(gòu)-堆積形貌-器件性能”之間的關(guān)鍵調(diào)控機制。基于新型聚合物給體PBFPyT的柔性O(shè)PDs器件能夠在制備和運行過程中減少性能損失，具有顯著提升的機械穩(wěn)定性。

PBFPyT柔性器件的機械穩(wěn)定性研究

此外，研究團隊通過烷基側(cè)鏈對分子間相互作用和分子堆積的調(diào)控機制，進一步開發(fā)了具有出色性能和普適性的PBPyT-EH給體，其分子間相互作用顯著提升，誘導(dǎo)光敏層中形成更加有序的π-π堆積形貌，促進電荷傳輸?shù)耐瑫r高效抑制光敏層的缺陷態(tài)密度?；赑BPyT-EH的近紅外OPDs器件獲得了Jd=1.88nA/cm2的暗電流噪聲、R=0.542A/W的光響應(yīng)度，以及D*=2.2×1013Jones的探測性能。

研究工作得到山東省自然科學(xué)基金等的支持。

審核編輯 黃宇