近年來(lái)，有機(jī)共軛聚合物由于其優(yōu)異的半導(dǎo)體性能，以及在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景，受到廣泛關(guān)注。載流子遷移率是有機(jī)半導(dǎo)體性能的重要參數(shù)。國(guó)內(nèi)外眾多課題組主要通過(guò)設(shè)計(jì)合成新的共軛分子和高分子來(lái)調(diào)節(jié)分子的電子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高載流子遷移率。近年來(lái)，研究結(jié)果表明共軛分子和高分子中的烷基側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)不僅可以改善共軛分子和高分子的溶解度，也可以影響分子（共軛主鏈）間的排列有序性，進(jìn)而影響半導(dǎo)體的傳輸性能。 

　　在中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)B和國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持下，中科院化學(xué)研究所有機(jī)固體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張德清課題組針對(duì)烷基側(cè)鏈對(duì)共軛（高）分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、載流子傳輸性能的調(diào)控以及新功能構(gòu)建等方面開展了深入研究，取得系列研究進(jìn)展。他們通過(guò)改變基于DPP的共軛D-A高分子的烷基側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，成功制備含“直鏈/支鏈”共軛高分子。在不改變共軛主鏈結(jié)構(gòu)的情況下，“直鏈/支鏈”共軛高分子薄膜的遷移率顯著提高，達(dá)到9.4cm²V^-1s^-1（Chem. Mater.2018, 30, 3090）。他們?cè)ㄟ^(guò)向烷基側(cè)鏈中引入脲基團(tuán)，使聚集態(tài)薄膜的結(jié)晶性和有序性增強(qiáng)，載流子遷移率獲得顯著提高，達(dá)到13.1cm²V^-1s^-1(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 173)。美國(guó)斯坦福大學(xué)教授Zhenan Bao、加拿大溫莎大學(xué)和滑鐵盧大學(xué)教授Simon Rondeau-Gagné和Yuning Li運(yùn)用該策略，向烷基側(cè)鏈中引入脲、酰胺基團(tuán)提高共軛高分子薄膜的遷移率和改變共軛高分子的力學(xué)性能。最近，他們?cè)O(shè)計(jì)合成了含有胸腺嘧啶基團(tuán)的DPP共軛高分子。發(fā)現(xiàn)胸腺嘧啶基團(tuán)的引入，不僅可以提高載流子的遷移率，而且利用胸腺嘧啶基團(tuán)與金屬離子的配位作用，成功構(gòu)筑了兼具高靈敏度和高選擇性的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管CO傳感器（Chem. Mater.2019, 31, 1800）。除氫鍵基團(tuán)外，他們也將其他功能基團(tuán)也引入側(cè)鏈，探索了有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的新功能。例如，他們首次將偶氮苯基團(tuán)引入聚合物的側(cè)鏈，利用其所制備的光控雙穩(wěn)態(tài)晶體管器件具有可逆性和穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、高遷移率等優(yōu)勢(shì)（Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1807176）。 

　　他們還發(fā)現(xiàn)向DPP共軛聚合物薄膜中引入四甲基碘化銨分子，可以將載流子遷移率提高近10倍。結(jié)合理論分析，他們提出了遷移率提高的機(jī)制，即離子基團(tuán)的引入可以抑制烷基側(cè)鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而提高高分子鏈間的排列有序性，有利于載流子的傳輸（Sci. Adv.2016, 2, e1600076）。最近，他們通過(guò)將光致變色六芳基雙咪唑衍生物引入p型有機(jī)共軛聚合物薄膜中，并以此作為半導(dǎo)體層構(gòu)筑了光/熱響應(yīng)的有機(jī)薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并展示了該晶體管在構(gòu)筑非易失性的存儲(chǔ)器件方面的應(yīng)用。六芳基雙咪唑（HABI）是一類紫外光/加熱可逆響應(yīng)的光致變色分子。他們以硝基取代六芳基咪唑衍生物（p-NO₂-HABI）和p型共軛聚合物（PDPP4T）的混合物為半導(dǎo)體層、OTS修飾的二氧化硅作為絕緣層，構(gòu)筑了底柵底接觸的有機(jī)薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該晶體管器件對(duì)紫外光（365 nm）具有高靈敏的響應(yīng)，光照前后電流變化能夠達(dá)到10⁶，而且該狀態(tài)可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。通過(guò)加熱，可以使器件電流恢復(fù)至初始狀態(tài)。該器件的電信號(hào)的開/關(guān)態(tài)可以通過(guò)紫外光照/加熱多次循環(huán)實(shí)現(xiàn)，且無(wú)明顯信號(hào)損耗（Adv. Mater.DOI:10.1002/adma.201902576）。 

　　化學(xué)所在側(cè)鏈調(diào)控共軛聚合物半導(dǎo)體性能研究方面取得系列進(jìn)展