Cette recherche est dirigée par le professeur Yunqi Liu (Institut de chimie de l'Académie chinoise des sciences) et le professeur Yunlong Guo (Institut de chimie de l'Académie chinoise des sciences). Les semi-conducteurs polymères ambipolaires ont de larges applications dans les dispositifs électroniques tels que les transistors organiques à effet de champ (OFET), circuits logiques, et les transistors organiques électroluminescents (OLET). Bien que certains polymères ambipolaires haute performance aient été développés, leurs dispositifs optoélectroniques sont généralement traités à partir de solvants chlorés toxiques. Pour réaliser les applications commerciales des appareils électroniques organiques, les polymères doivent être traités à partir de solvants non chlorés. Cependant, la plupart des polymères semi-conducteurs sont difficilement solubles dans les solvants non chlorés.

L'équipe a cherché à développer des polymères ambipolaires hautes performances pouvant être traités à partir de solvants non chlorés. Ils pensaient que la diminution des poids moléculaires des polymères pourrait être un moyen efficace d'améliorer la solubilité des polymères dans les solvants non chlorés. Sur la base de cette idée, ils ont synthétisé un polymère à base d'isoindigo (PITTI-BT) en concevant un monomère de masse molaire élevée. Le monomère a une masse molaire importante de 2203 g/mol, ce qui peut ralentir la vitesse de réaction de polymérisation et diminuer le poids moléculaire du polymère. Par conséquent, PITTI-BT a montré une faible M m de 18,3 kDa et était très soluble dans les solvants chlorés (o-dichlorobenzène) et non chlorés (p-xylène).

En outre, afin d'améliorer les performances des appareils OFET, ils ont essayé d'explorer la possibilité d'un alignement de polymères basé sur PITTI-BT en utilisant une simple méthode de revêtement par centrifugation (SC) décentrée. Les spectres d'absorption UV-vis ont indiqué que le PITTI-BT pourrait former une pré-agrégation à la fois dans les solutions de p-xylène et d'o-dichlorobenzène, ce qui était favorable à la formation de films polymères alignés à l'état solide. Comme en témoigne la microscopie à force atomique (AFM), des films couchés par centrifugation à partir d'une solution d'o-dichlorobenzène et de p-xylène ont obtenu un alignement bien aligné. Finalement, les chercheurs ont fabriqué des dispositifs OFET à partir de p-xylène en utilisant une méthode SC excentrée. Les appareils ont atteint des performances ambipolaires record avec des mobilités des trous et des électrons de 3,06 et 2,81 cm ² V ^-1 s ^-1 , respectivement. En revanche, les dispositifs utilisant une méthode SC traditionnelle au centre n'ont montré que des mobilités des trous et des électrons de 1,51 et 1,31 cm ² V ^-1 s ^-1 , respectivement. La combinaison de solvants non chlorés et d'un bon processus d'alignement offre une approche efficace et écologique pour réaliser des transistors ambipolaires hautes performances.

La recherche a été publiée dans Revue scientifique nationale .