具有超快电子特性的有机半导体的发展

科学家已经创造出具有与石墨烯相当的电子迁移率的二维导电聚合物。他们的研究已经刊登在《化学》在线版上

一种很有前途的方法是开发导电聚合物。研究人员正在探索具有稠合芳香主链的导电聚合物，模仿石墨烯的化学结构，旨在获得非凡的性能。然而，由于生长中间体之间的层间堆叠，阻碍了聚合物的适当生长，因此在合成过程中出现了挑战

在这项研究中，由浦项科技大学（POSTECH）化学系的Kimoon Kim和Ji Hoon Shim教授、Yeonsang Lee博士以及POSTECH物理系和基础科学研究所人工低维电子系统中心的Jun Sung Kim教授组成的团队利用了具有类似石墨烯化学结构的三氮科罗烯，并在其外围引入了庞大的悬垂官能团

通过从这些侧基引入空间位阻，该团队成功地抑制了三氮杂环己烯单体聚合过程中二维聚合物中间体的堆积。这导致中间体的溶解度增加，并促进了具有更高聚合度和更少缺陷的二维聚合物的合成，导致在p型掺杂后具有优异的导电性

值得注意的是，磁输运测量显示，具有有限n型载流子的相干多载流子输运显示出超过3200 cm2 V−1 s−1的异常高的迁移率和超过100 nm的长相位相干长度，与低温下迁移率低25000倍的空穴载流子输运形成鲜明对比。电子和空穴载流子输运之间的这种显著差异归因于费米能级附近的空间分离电子态，费米能级由色散带和平坦带组成

POSTECH的Kimoon Kim教授表达了这项研究的重要性，他说：“我们在解决低电子迁移率这一有机半导体的主要挑战以及在分子水平上控制电子和空穴的传导路径方面取得了突破。”

“这项研究揭示了在包括电池和催化剂在内的各种工业应用中提高材料性能的问题。”