Kombinierte Donor-Akzeptor-Copolymer-Halbleiter mit großer intramolekularer Ladungsübertragung: Synthese, optische Eigenschaften, Elektrochemie und Feldschichteffekt-Trägersmobilität von auf Thienopyrazin basierenden Copolymeren

Mehrere konjugierte auf Thieno3,4-bpyrazin basierende Donor-Akzeptor-Copolymere wurden durch Stille- und Suzuki-Copolymerisationen synthetisiert, und ihre optischen, elektrochemischen und feldwirkungstransporttechnischen Eigenschaften wurden charakterisiert. Die neuen Copolymeren, poly(5,7-bis(3-Dodecylthiophen-2-yl)thieno3,4-bpyrazin) (BTTP), poly(5,7-bis(3-Dodecylthiophen-2-yl)thieno3,4-bpyrazin-alt-2,5-Thiophen) (BTTP-T), poly(5,7-bis(3-Dodecylthiophen-2-yl)thieno3,4-bpyrazin-alt-9,9-Dioctyl-2,7-Fluoren) (BTTP-F) und poly(5,7-bis(3-Dodecylthiophen-2-yl)thieno3,4-bpyrazin-alt-1,4-bis(Decyloxy)phenyl) (BTTP-P), wiesen moderate bis hohe Molekulargewichte, breite optische Absorptionsbänder, die bis in den nahen Infrarotbereich mit Absorptionsmaxima bei 667−810 nm reichen, und kleine optische Bandlücken (1,1−1,6 eV) auf. Sie zeigten ambipolare Redox-Eigenschaften mit niedrigen Ionisierungs-Potentialen (HOMO-Niveaus) von 4,6−5,04 eV. Die Feldschicht-Mobilität von Löchern variierte von 4,2 × 10^-4 cm²/(V s) in BTTP-T bis 1,6 × 10^-3 cm²/(V s) in BTTP-F. Diese Ergebnisse zeigen, dass auf Thieno3,4-bpyrazin basierende Donor-Akzeptor-Copolymere kleine optische Bandlücken mit ziemlich hohen Trägersmobilitäten kombinieren und somit vielversprechend für organische elektronische Geräte sind.