Denna forskning leds av Prof. Yunqi Liu (Institutet för kemi kinesiska vetenskapsakademin) och Prof. Yunlong Guo (Institutet för kemi kinesiska vetenskapsakademin). Ambipolära polymerhalvledare har breda tillämpningar i elektroniska enheter som organiska fälteffekttransistorer (OFETs), logiska kretsar, och organiska ljusemitterande transistorer (OLET). Även om vissa högpresterande ambipolära polymerer har utvecklats, deras optoelektroniska enheter är i allmänhet bearbetade från giftiga klorerade lösningsmedel. För att uppnå kommersiella tillämpningar av organiska elektroniska enheter, polymererna bör bearbetas från icke-klorerade lösningsmedel. Dock, de flesta halvledande polymerer är knappast lösliga i icke-klorerade lösningsmedel.

Teamet försökte utveckla högpresterande ambipolära polymerer som kan bearbetas från icke-klorerade lösningsmedel. De trodde att minskning av molekylvikterna för polymerer kan vara ett effektivt sätt att förbättra lösligheten av polymerer i icke-klorerade lösningsmedel. Baserat på denna idé, de syntetiserade en isoindigo-baserad polymer (PITTI-BT) genom att designa en monomer med en stor molmassa. Monomeren har en stor molmassa på 2203 g/mol, vilket kan bromsa polymerisationsreaktionshastigheten och minska polymerens molekylvikt. Som ett resultat, PITTI-BT visade en låg M _n på 18,3 kDa och var mycket löslig i klorerat lösningsmedel (o-diklorbensen) och icke klorerat lösningsmedel (p-xylen).

Dessutom, för att förbättra prestandan hos OFET-enheter, de försökte undersöka möjligheten till polymerinriktning baserad på PITTI-BT med en enkel spin-coating-metod (SC). UV-vis absorptionsspektra indikerade att PITTI-BT kunde bilda föraggregation både i p-xylen och o-diklorbensenlösningar, vilket var gynnsamt för bildandet av inriktade polymerfilmer i fast tillstånd. Som framgår av atomkraftsmikroskopi (AFM), off-center spinnbelagda filmer från o-diklorbensen och p-xylenlösning uppnådde väl inriktad inriktning. Till sist, forskarna tillverkade OFET-enheter från p-xylen med en off-center SC-metod. Enheterna uppnådde rekord ambipolär prestanda med hål- och elektronrörlighet på 3,06 och 2,81 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ , respektive. I kontrast, enheterna som använder en traditionell on-center SC-metod visade endast hål- och elektronrörlighet på 1,51 och 1,31 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ , respektive. Kombinationen av icke-klorerade lösningsmedel och en bra inriktningsprocess ger ett effektivt och miljövänligt tillvägagångssätt för att uppnå högpresterande ambipolära transistorer.

Forskningen publicerades i National Science Review .