聚合物半导体分子设计有进展

中国科学院化学研究所有机固体院重点实验室刘云圻团队发展了集成本征可拉伸、高迁移率和强发光的新型多功能聚合物半导体的分子设计方法,实现了将优异的光学、电学和力学的性能集成到同一分子体系中,促进了多功能聚合物半导体的发展。相关研究成果发表在《先进材料》。研究团队以聚二甲基硅氧烷作为衬底制备了全可拉伸有机场效应晶体管(OFET)器件,证明了材料的可拉伸性,以及聚合物半导体表现出高效的载流子传输和高的机械可逆性。为进一步提高聚合物的发光性能,有效保持初始的机械和电学性能,研究团队首次提出了同源共混策略,实现了将优异的光学、电学和力学的性能集成到同一分子体系中,促进了多功能聚合物半导体的发展。

聚合物半导体电致发光显示器件

列举了聚合物半导体发光显示器件（ＰＬＥＤ）近年来取得的主要突破性成果．简要介绍了ＰＬＥＤ的工作原理，阐述了影响ＰＬＥＤ量子效率的因素．以最近常用的多层ＰＬＥＤ为重点，介绍了载流子传输聚合物的设计、合成及其在ＰＬＥＤ中的作用．最后，对ＰＬＥＤ的主要用途。

聚合物半导体PAn表面场效应管

本文报道了采用特殊的器件和工艺设计研制的聚合物半导体(PAn)表面场效应晶体管。其中,PAn膜为半导体层;两个相距20微米的金电极作源、漏;硅片为栅;热氧化二氧化硅膜做绝缘层。本文对PAn表面场效应晶体管的特性进行了测试和分析。

硬模板法制备聚合物半导体氮化碳

聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C_3N_4),作为一种非金属可见光光催化剂,在太阳能转化和环境保护方面有着巨大的潜在应用。由于其具有高物理化学稳定性及独特的光捕获性能,可以直接将低密度的太阳能转化为高密度的化学能,或直接降解有机污染物,因此,g-C_3N_4制备和性能的研究引起了国内外研究人员的广泛关注。研究表明,用不同方法和化学工艺对氮化碳在结构上进行改进,可以获得新的理化性质,提高氮化碳的光催化效率,筛选出在特定反应下高效率的氮化碳结构。硬模板法制备g-C_3N_4纳米材料,可以有效地提高其表面积,促进光捕获和光生电子传递,进一步提高光催化效率。今对硬模板法制备氮化碳及研究现状进行了详细介绍,同时对g-C_3N_4光催化剂的发展趋势进行了展望。

新型聚合物半导体薄膜及其场效应晶体管的研究

以新型的有机聚合物半导体(DPPTTT(poly(3,6-di(2-thien-5-yl)-2,5-di(2-octyldodecyl)-pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione)thieno[3,2-b]thiophene))为研究对象,利用溶液法制备了有机半导体薄膜并进行了一系列表征.发现半导体薄膜的厚度、表面粗糙度和拉曼峰强度均随溶液浓度和转速呈规律性变化.以该材料作为半导体活性层制备了p型有机场效应晶体管,发现当沟道长度降低到50μm时,器件的有效载流子迁移率最高,达到0.12 cm2/Vs;同时观察到随着沟道长度的降低,载流子迁移率与阈值电压都有增大的趋势,这与普遍观察到的短沟道效应相反.这些研究内容或许可以为更好地理解有机场效应晶体管及器件物理提供新的观点.

化学所在有机共轭聚合物半导体研究方面取得系列进展

近年来，有机共轭聚合物由于具有优异的半导体性质，其研究受到广泛关注。人们发现聚合物的侧链不仅可以提高聚合物在有机溶剂中的溶解性，而且可以影响聚合物的半导体性能。在中国科学院战略性先导科技专项的支持下，化学所有机固体院重点实验室的科研人员在调控侧链改变聚合物半导体性能的研究方面取得系列研究进展。

英国：研制出新型聚合物半导体

[欧洲塑料橡胶网2006年3月20日消息]英国默克化学ChilwoAh技术中心（南安普敦）成功研制出一种新型聚合物材料，据称其性能可与应用于电子工业领域的非晶硅材料相媲美。该机构的研究者证实，最近开发的是一种聚噻吩半导体，可替代非晶硅材料，应用于制造电子显示屏和显示器中的超薄晶体管底板。

半导体发光聚合物设计与制备实验虚拟仿真系统开发及应用

半导体发光聚合物被广泛应用于有机电致发光器件和生物荧光成像探针等领域,发光聚合物的制备条件苛刻、成本相对较高,实验操作对于本科生难度较大。开发虚拟仿真系统对实验室场景、实验设备、测试仪器和操作环节等进行仿真,能降低实验风险和实验成本。仿真系统对实验的重点和难点设置独立操作环节,有利于学生进行重点训练。仿真系统中设置了聚合物结构调控,增强学生对聚合物结构与发光性能构效关系的理解。该仿真实验有助于提升学生的动手和创新能力,有效培养学生自主设计开发新型发光聚合物和解决复杂工程问题的能力。

氮化碳聚合物半导体光催化

半导体光催化技术通过太阳光驱动一系列重要的化学反应,将低密度的太阳能转化为高密度的化学能或直接降解和矿化有机污染物,在解决能源短缺和环境污染等问题方面具有重要的应用前景。最近,聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C3N4),由于优异的化学稳定性和独特的电子能带结构,被作为一种廉价、稳定、不含金属组分的可见光光催化剂广泛应用于太阳能的光催化转化,如光解水产氢产氧、有机选择性光合成和有机污染物的降解等,引起人们的关注。本文将围绕g-C3N4光催化剂的改性研究,综述国内外近年来在g-C3N4光催化领域所取得一些重要进展,比如理论研究g-C3N4的组成结构及化学性质、金属/非金属掺杂调控g-C3N4的半导体能带结构、软/硬模板法优化g-C3N4的纳米结构、表面化学修饰改进g-C3N4的表面反应动力学过程及半导体复合提高光生载流子的分离效率等。最后,本文还对g-C3N4光催化的未来发展趋势进行展望。

反射光谱拟合法确定聚合物半导体薄膜光学常数和厚度

光学常数（折射率和消光系数）是聚合物半导体薄膜器件结构设计和性能优化的重要参数。借助于ForouhiBloomer（F-B）色散模型,通过拟合P3HT：PCBM、MEH-PPV：PCBM体异质结薄膜以及聚合物导电薄膜PEDOT：PSS的反射率,计算得到其光学常数和厚度,拟合得到的反射率曲线和实验曲线符合良好。厚度拟合结果与表面轮廓仪测量结果误差小于3%。基于该方法,进一步分析了热退火对P3HT：PCBM薄膜表面形貌和光学常数的影响。研究结果表明,P3HT：PCBM薄膜在110℃退火后,折射率在550～700 nm波长范围内的峰值由1.95上升到2.16,同时,消光系数的峰值波长向长波长方向移动。

高性能双极性聚合物半导体材料与晶体管器件

有机聚合物半导体材料与晶体管器件是融合了化学、材料、半导体以及微电子等学科的前沿交叉研究方向.聚合物半导体材料分子是该领域研究的重要内容,其中双极性聚合物分子半导体材料,兼具了电子和空穴的双重载流子输运能力而受到学术界的广泛关注.本文总结了双极性聚合物半导体材料与器件的研究进展,重点介绍了我们在D-A型双极性聚合物分子半导体材料设计、加工技术与器件制备以及功能应用方面的研究工作,并论述了双极性聚合物分子半导体材料与器件研究过程中存在的科学问题及发展方向.

高迁移率聚合物半导体材料最新进展

自20世纪80年代以来,聚合物半导体材料及其薄膜场效应晶体管器件(OFETs)已取得系列突破性进展.目前,已有数百种聚合物半导体材料被成功应用于OFETs中,空穴迁移率值最高已达36.3 cm^2·V^(-1)·s^(-1),可与有机小分子半导体材料甚至可同无定形硅相媲美.综述了近年来国内外高迁移率聚合物半导体的最新进展.分类对比总结和评述了空穴传输型(p-型)、电子传输型(n-型)和双极传输型聚合物半导体材料,并对聚合物半导体材料分子设计思路、薄膜OFETs器件制备及其性能参数进行了重点阐述.同时,总结了聚合物半导体材料的分子结构、聚集态结构与OFETs器件性能之间的内在关系,为今后设计与合成综合性能优异的聚合物半导体材料提供一定理论指导.

一种半导体聚合物纳米粒的制备及其光声成像效果分析

目的制备一种半导体聚合物纳米粒(semiconductor polymer nanoparticles,SPNs),研究其光声成像能力。方法以2,6-[4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊(2,1-b;3,4-b’)双噻吩]-交替-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)[Poly(cyclopentadithiophene-alt-benzothiadiazole),PCPDTBT]为聚合物,利用纳米沉淀法制备光声成像纳米粒,对其表征及生物安全性进行评价,体内观察其光声成像能力。结果制备的SPNs平均粒径为(61±3)nm,平均电位为(-38±2)mV;体外细胞毒性实验,对HeLa细胞的相对活力无明显影响;在680 nm激光辐照下,体内增强了荷瘤裸鼠4T1肿瘤光声信号。结论本试验所制备的SPNs具有粒径较小、安全、稳定,在鼠肿瘤模型应用中获得较强的光声信号。

半导体聚合物量子点-亚甲基蓝荧光能量转移体系测定水中Bi^(3+)

基于半导体聚合物量子点和亚甲基蓝间的荧光共振能量转移构筑了一种铋离子荧光探针。亚甲蓝通过静电作用吸附到半导体聚合物量子点表面使其荧光发生猝灭。铋离子存在时,由于它与半导体聚合物量子点的结合力强于亚甲蓝,使体系的能量转移得到抑制,荧光恢复。在最优化条件下,线性范围为0~0.5%mol/L(R=0.995 5),最低检出限为16 nmol/L。该方法成功用于湖水中的Bi3+测定,结果令人满意。

半导体聚合物量子点(Pdots)在生物医学领域的研究进展

半导体聚合物量子点(Pdots)作为一类新型荧光材料,因其优越的光物理性质,在细胞成像、生物化学检测和药物载体及基因治疗等生物医学领域有着极其广阔的应用前景。介绍了Pdots的制备方法、光物理性质,重点讨论了Pdots作为荧光探针在细胞成像及生物化学检测方面的研究进展,综述了当前研究的主要发展方向和存在的问题。

半导体聚合物纳米荧光探针的制备及生物应用研究进展

半导体聚合物作为功能有机高分子材料被广泛应用于有机光电子器件领域的研究。近年来由半导体聚合物构成的荧光纳米粒子引起了广泛的研究兴趣。这类新型纳米探针具有光学吸收截面大、量子效率高、辐射跃迁速率快、光稳定性好等特性,在荧光成像和生物传感等领域获得了重要应用。本文简要概述了近年来半导体聚合物纳米粒子的研究进展,包括其光物理性质、表面功能化以及在细胞标记、体内成像、生物传感、单粒子示踪、药物输送和光动力学疗法等领域的应用。

无机半导体颗粒填充聚合物复合材料的研究进展

综述了无机半导体颗粒填充聚合物复合材料的研究背景,重点介绍了填充半导体ZnO颗粒和SiC颗粒聚合物复合材料的导电特性,以及填充高介电常数BaTiO_3颗粒聚合物复合材料的介电特性的研究进展,并介绍了这些材料在抑制电气绝缘材料老化问题方面的应用研究。

基于正电荷和光热协同效应的新型半导体聚合物纳米抗菌材料

由于抗生素的不当使用和细菌多药耐药的出现,迫切需要开发新的抗菌剂.本文制备了具有光热转换性能的正电荷半导体高分子材料及具有协同抗菌活性的半导体聚合物纳米粒子(SP-PPh 3 NPs).SP-PPh 3 NPs的光热转化效率为43.8%.带正电荷的SP-PPh 3 NPs可以附着在细菌上,有助于将热量有效传递给细菌.在热和正电荷的协同作用下,SP-PPh 3 NPs对革兰氏阴性大肠杆菌(\%E.coli\%)和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(\%S.aureus\%)均具有抗菌活性,其对二者的体外抑菌率分别为99.9%和98.6%.此外,SP-PPh 3 NPs具有良好的生物相容性,对小鼠的主要器官几乎无副作用.对细菌感染的小鼠皮肤伤口用SP-PPh 3 NPs治疗12 d后,伤口可以很好地愈合.

高度取向的半导体聚合物薄膜的溶液浸涂法生长及其电荷传输特性研究

有效地控制有机半导体分子取向和堆积特性对实现高性能电子器件具有非常重要的意义,而发展简便高效的溶液相成膜技术是实现这一目的的重要途径.本文采用改进的溶液浸涂法,成功地成长出大面积宏观取向的半导体聚合物P(NDI2OD-T2)和PTHBDTP薄膜.偏光显微镜和极化的紫外-可见光吸收谱测量显示,薄膜中聚合物分子主链骨架沿成膜时液面下移方向择优取向.原子力显微镜观察到聚合物薄膜由纳米尺度的取向有序晶畴构成,畴的取向与分子链的取向一致.采用衬底-溶液界面处表面张力和溶剂蒸发诱导的分子自组织过程来解释浸涂法生长聚合物取向薄膜的微观机理.使用取向的P(NDI2OD-T2)薄膜制备场效应晶体管,显著地提高了电子迁移率(可达4倍),并实现高达19的迁移率各向异性度.这可归因于共轭的聚合物主链骨架择优取向引起电荷传导通路的变化.