Side Chain Effects on the Optoelectronic Properties and Self Assembly Behaviors of Donor-Acceptor Alternating Conducting Copolymers
Date Issued
2016
Date
2016
Author(s)
Yang, Po-Chih
Abstract
予體−受體交替導電共聚物有應用於低成本的場效電晶體、太陽能電池等軟性電子元件之潛力，但這類聚合物常具剛性而難以加工。我們透過側鏈工程的方法，不僅能改變共聚物的構型，也能調控其自組裝行為及光學能隙。 我們利用Stille coupling反應並變換側鏈的位向、類型及長度，合成出四個系列以terthiophene (3T)當作予體及thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione (TPD)當作受體之予體−受體交替導電共聚物。四個系列的共聚物命名為P3T(RiN)TPD(R)、P3T(RiN)TPD(E)、P3T(RoN)TPD(R)及P3T(RoN)TPD(E)，其中R是烷基側鏈、E是寡醚基側鏈、i代表兩條R接在3T的3,3”位置、o代表兩條R接在3T的4,4”位置而N是R的碳數。共聚物的能隙以紫外−可見光光譜及循環伏安法研究；自組裝行為以掠角廣角度X光散射 (grazing incident wide angle X-ray scattering, GIWAXS)及原子力顯微鏡 (atomic force microscope, AFM)研究。 具Ro化學結構的共聚物表現出層板結構，具Ri化學結構的共聚物則表現出六角柱結構及較低的能隙。因為Ro的3T部分較Ri的3T部分共平面，使高分子鏈間的π-π作用力較強，所以具Ro化學結構的高分子鏈較易產生連續的堆疊而形成層板。具Ri化學結構的高分子鏈只有較短程之堆疊，並在側鏈的幫助下形成高分子束，然後高分子束以最密堆積的方式自組裝，產生長程有序的六角柱結構。高分子束有如將主鏈延長之效果，因此增加了有效共軛長度，得到較低的能隙。由GIWAXS的結果顯示，將TPD上的R換成E ，使共聚物具備雙親性的側鏈組合，受到側鏈相分離的影響，可以得到更高度有序的六角柱結構繞射峰值 (√21)。 共聚物在溶液態時，由於烷基側鏈對主鏈造成之電子給予效應，使其最高吸收度波長 (lambda maximum of solution, λmaxsol)隨著側鏈長度增加越紅移且與側鏈位向無關。然而在薄膜態時，Ro較Ri的化學結構能使共聚物的薄膜有更紅的最高吸收度波長 (lambda maximum of film, λmaxfilm)，因為具Ro化學結構的高分子鏈間作用力隨著側鏈長度增加而增強，並使λmaxfilm越紅移。我們透過改變予體−受體交替導電共聚物的側鏈，除了可以調控其能隙，並觀察到罕見的高度有序六角柱結構。所有共聚物皆不需經過熱退火即有自組裝結構，且有潛力應用於軟性電子元件的製作。
Subjects
donor-acceptor alternating conducting copolymer
hexagonal cylinder structure
self assembly
oligoether
amphiphilic
Type
thesis
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Name
ntu-105-R02527062-1.pdf
Size
23.54 KB
Format
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