苝酰亚胺类n-型有机半导体材料分子的设计合成及性能研究

基本信息
批准号:21801201
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.50
负责人:吴迪
学科分类:
依托单位:武汉理工大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吴明亮,程威,游晓晓,陈立
关键词:
功能有机分子的设计与合成有机光电材料有机合成有机共轭分子构效关系
结项摘要

In the past decades, organic semiconductor materials have been widely used in organic optoelectronic devices such as organic solar cell (OSC), organic field effect transistor (OFET) and organic light-emitting diode (OLED). Perylene diimides (PDI) and its derivatives have been widely applied to n-type semiconductor materials because of their important advantages including low cost, easy to functionalize, unique optoelectronic properties as well as the low-lying LUMO energy level. It’s still a great challenge to develop new PDI type materials with more outstanding optoelectrical properties due to their incompletely clear structure-activity relationship. This project intends to design and synthesize a series of new n-type semiconductors based on OligoPDIs and investigate their properties in OSC as well as OFET devices. Also, we will try to develop an effective method for the large-scale synthesis of the high-performance molecules. The structure-activity relationship of molecular structures, optoelectrical properties and device performance will be deeply investigated and a new strategy for the design of novel PDI derivatives based n-type organic semiconductors will be developed.

近年来,有机半导体材料在有机光电器件如:有机太阳能电池、有机场效应晶体管、有机发光二极管中得到了广泛的应用。苝酰亚胺(Perylene diimides,PDI)类材料因原料廉价易得,易于官能化修饰,具有良好的光电性能以及较低的LUMO能级等特点,常被用于构筑n-型有机半导体材料。然而,PDI类n-型材料的构效关系尚未完全明确,开发新型具有更优光电性能的PDI类衍生物仍具挑战。本项目拟以PDI低聚物为构筑模块合成一系列新型的n-型有机半导体分子并考察它们在有机太阳能电池和有机场效应晶体管中的应用,筛选出性能优良的分子并尝试建立其大量合成的有效方法;深入揭示分子结构、光电性质、器件性能之间的构效关系,提出新型高性能PDI类n-型有机半导体分子的设计策略。

项目摘要

苝酰亚胺及其衍生物是一类在有机光电领域极具应用前景的材料分子。探明其内在构效关系对于推动该类材料的实际应用具有重要意义。本项目以乙烯稠合的苝酰亚胺寡聚物为构筑模块,开发了一系列具有扭曲结构的苝酰亚胺衍生物,并探索了它们作为受体材料在有机太阳能电池中的应用。基于项目研究结果,揭示了合理调控分子扭曲程度与共轭大小之间的平衡可提高其光电转化效率这一构效关系,提出了“三合一”的分子设计策略,为下一步工作的开展奠定了基础。在本项目的资助下,发表ACS Appl. Mater. Interfaces,Org. Lett.等论文14篇,申请专利1项;培养在读硕士、博士研究生6名,协助课题组长培养博士研究生2名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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