氮杂红荧烯类有机半导体材料的设计与合成

项目名称： 氮杂红荧烯类有机半导体材料的设计与合成

项目编号： No.21202176

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 有机化学

项目作者： 宋承立

作者单位： 中国科学院兰州化学物理研究所

项目金额： 25万元

中文摘要： 有机半导体材料在未来有机电子领域有着重要的应用价值，开展对新型有机半导体材料的设计、合成具有重要意义。双极性或n-型有机半导体材料是目前研究相对较少的半导体材料，传统上是通过在p-型分子骨架外引入吸电子取代基来合成的。 本课题突破传统的方法，在p-型分子红荧烯骨架内引入吸电子的N原子，通过降低分子的最低空轨道(LUMO)能级，设计合成具有电子传输性能的氮杂红荧烯类有机半导体材料。用紫外光谱(UV-vis)、荧光光谱(FL)、循环伏安法(CVs)、差热分析(DSC)、热重分析(TGA)等手段对所合成新分子的基本性质进行表征；利用密度泛函理论(DFT)对该系列氮杂红荧烯分子的轨道能级进行理论计算；解析该系列分子的单晶结构，分析固态下分子的堆积方式；以该系列新分子为有源层制备有机场效应晶体管(OFETs)，测试其载流子迁移性质，获得高性能的双极性或n-型有机半导体材料。

中文关键词： 有机半导体材料；有机场效应晶体管；载流子迁移率；CMOS反相器；

英文摘要： Recently, organic semiconductors with fused rings are the focus of considerable interest in the emerging area of organic electronics and photonic decvices. Over the past years, many groups have aimed to synthesize electron transport organic semiconductors with high electron affinities, comprising specific electron with- drawing groups, such as -F, -Cl, -C=O, -CN. Here, we explore a new strategy for designing high performance ambipolar or n-type organic semiconductors based on aza-rubrene derivatives. A series of aza-rubrene based organic semiconduvtors will be synthesized by introducing electronegtive N atoms into the backbone of rubrene. Optical properties of these new materials will be characterized by UV-vis spectra and fluorescence spectra. Thermal stabilities of these compounds will be investigated by differential thermal analysis (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The energy levels of these molecules will be caculated by density functional theory (DFT) and cyclic voltammetry (CVs). Single crystal arrangements in solid states of these new materials will be characterized, which provide the opportunity to understand the relationships between molecular structure and various physical properties. Organic field-effect transistors (OFETs) based on these aza-rubrene compounds will be fabricated, and their

英文关键词： Organic semiconductors；Organic field-effect transistors；Carrier mobility；CMOS inverter；