Einfluss der Aggregation im Lösungszustand auf die Kristallorientierung im Festkörper von Donor-Akzeptor-Kondensat-Copolymeren

Trotz des jüngsten Fortschritts bei der Anpassung der molekularen Packung von Donor-Akzeptor (D–A) Copolymeren im Festkörper sind die Studien zur Agglomeration im Lösungszustand und die Abhängigkeit der Festkörperpackung von Lösungsmitteln noch nicht klar verstanden. Hier skizzieren wir die Beziehung zwischen den Lösungsmitteln und der Kristallorientierung im Festkörper in einer spezifischen Klasse von D–A Copolymeren, d.h. 5,6-Difluor-4,7-bis(thiophen-2-yl)-2,1,3-benzothiadiazol (FBTT) Einheiten, die mit Bithiophen (2T) oder Thienothiophen (TT) verbunden sind, indem wir sowohl die intrinsischen (d.h. Rückgrat-Planarität) als auch die extrinsischen Faktoren (d.h. Lösungsmittel) anpassen und den Einfluss dieser Strukturen mit unterschiedlichen Kristallorientierungen auf die Leistung von organischen Feld-Effekt-Transistoren (OFET) untersuchen. Bemerkenswerterweise aggregieren sowohl PFBTT-2T als auch PFBTT-TT schwach in guten Lösungsmitteln und bilden flächige Kristalle in Festkörperfilmen. Im Gegensatz dazu aggregieren sie in relativ schlechten Lösungsmitteln stärker und bilden kantige Kristalle in den Filmen. Wenn dünne Filme aus dem gleichen Lösungsmittel Chlorbenzol (CB) hergestellt werden, nimmt PFBTT-2T mit verringerter Planarität eine flächige Orientierung an, während PFBTT-TT mit größerer Planarität eine kantige Orientierung annimmt. Darüber hinaus korrelieren die Ladungstransporteigenschaften beider Polymere stark mit ihren verschiedenen kristallinen Orientierungen. Diese Arbeit beleuchtet umfassend, wie FBT-basierte Polymere im Lösungs- und Festkörperzustand aggregieren und packen und wie diese Prozesse und elektrischen Eigenschaften durch die Anpassung der Lösungsmittelqualität und der molekularen Struktur gesteuert werden können.