共轭效应—半导体分子n掺杂剂的调制策略

在有机半导体光电器件中，高效n掺杂剂对于缩小金属-有机界面能垒至关重要。分子型n掺杂剂具有结构多样性的优势，但由于缺乏有效的设计策略，难以实现欧姆电子接触。研究表明，引入强电子给体不仅可以增加n掺杂剂的亲核性，还可以生成稳定的碳正离子以促进高效的电子转移，实现高效n掺杂。为了深入理解如何精确调整EDGs，需要全面回顾其背后的物理原理。在此，我们深入探讨了共轭效应的基本原理和最新进展，并对分子型n掺杂剂在半导体器件中的未来设计策略进行了展望。

研究背景

有机半导体(OSCs)在有机发光二极管中，凭借其机械柔韧性、分子设计多样性和优异的光电性能，(OLEDs)、有机光伏(OPV)电池和有机薄膜晶体管(OTFTs)其他领域表现出巨大的应用潜力。然而，在这些有机光电设备中，电子注入面临着有机电子传输层与金属阴极之间能垒较大的问题，导致电子注入效率低下，严重制约了设备性能。n 混合技术是降低电子注入能量的有效策略之一。有机分子n 型掺杂剂因其具有分子设计灵活、离子迁移可忽略等优点，成为研究热点。但目前仍缺乏高效的分子设计策略，欧姆接触难以实现，在平衡掺杂剂的高效性和稳定性方面存在挑战。

文章亮点

在这种背景下，研究小组总结了当前有机分子n掺杂剂的进展情况，并创新性地提出了以有效n为设计有效n的效果。混合剂的策略。共邈效应可以使电子产生低能量。π轨道自由移动，使分子处于更加稳定的状态。n 在混合型的过程中，共邈效应主要通过两种方式发挥作用:(1)电子转移后产生的自由基或碳正离子可以稳定。(2)共邈效应可以增强亲核性，促进电子转移，实现高效n。类型混合。它为分子n掺杂剂的设计提供了重要的思路。

结果和结论

(1)自由基/碳正离子效应稳定

典型的中性分子n在有机半导体领域提供电子后，型掺杂剂转化为带正电的自由基或碳正离子，这在 OSCs 易降解运行，对设备寿命影响很大。所以，开发稳定的n 类型混合剂是关键。无色晶体紫色早期真空处理(LCV)，富勒烯是第一份报告 C60 氢化混合剂，可以提高氢化物的混合剂， C60 电导率，其特殊结构在氢化物转移后增强了共邈效应，有助于稳定碳正离子。之后，Bao et.N-DMBI与半导体膜混合后，al开发的苯并咪唑氢化物显著提高了电导率。理论研究表明，其平面性有利于碳正离子的稳定性。许多N-DMBI衍生物的研究发现，电子基团有利于n。混合型，而且不同的替代基对混合效果有明显的影响，例如N -烷基取代的 DMBIs 直链和支链的长度对混合效率有不同的影响。

不过，N-DMBI 类型衍生物存在着平面碳正离子干扰半导体微积的问题。因此，Pei et.al.其他人创造了TAM型n型掺杂剂，具有稳定性高、溶解性好等优点。最近，Xiao et.al.JLBI等人设计-H，通过结构调整，优化了富勒烯衍生物的混溶性，实现了高电导率和功率因数，与聚合物混合后性能更好，是有机半导体。 n 混合研究开辟了新的方向。

增强亲核性增强共邈效应。

作为有机电子供体，传统的路易斯碱(OEDs)可以有效地增强亲核性。从σ键型n型掺杂剂看，商业 LiF 由于金属和非金属原子之间共价键的显著极性差异，通过键的异裂达到n型混合。孤对电子型 n 类型掺杂剂方面，像普通的廉价碱 DBU，能让 PC61BM 由于电子迁移率大大提高，阈值电压也可以根据掺杂比例有效降低，这是由于其对其的影响。 PC61BM 强电子转移。Fukagawa et. al.将 Lewis碱的混合机制分为两部分。一是单独对电子和金属阴极形成静电或配位连接来降低功能函数，二是与电子传输材料形成氢键。他们创造的 Py-hpp2 因此，Al阴极功函数成功降低。作者团队的配位活化n型混合(CAN)技术独特，通过Ag和Ag。 BPhen 金属配位，活化空气稳定 Ag，形成 [Ag(BPhen)]⁺/[Ag(BPhen)₂]⁺稳定配合，释放自由电子，实现n型混合。如果团队优化了配体结构， p-Pyr-phen 由于吡咯烷基的共邈效应可以有效地激活多种金属，而p-Amn-由于二甲基氨基共邈效果不佳，phen n型混合失败。基于这种技术的深蓝 OLED 显示高电流效率。富电子烯烃(EROs)作为π键型亲核试剂，可在 OSCs 中充当 n 型掺杂剂。但是如果烯烃没有含孤对电子的官能团的帮助，亲核性往往很难满足电子捐赠的需要，孤对电子离域到电子离域π键 p 轨迹可以增强亲核性。不过，ERO 由于分子特性，型掺杂剂存在稳定性和效率难以平衡的问题，例如 TDAE 即使在氮气环境下，混合聚合物也不稳定，容易热脱。因此，有些非挥发性 n 为了避免过度混合和稳定的活性，研制出了型掺杂剂。 EROs 。

总结和展望

总而言之，在有机半导体领域，为了稳定高效的设计，调控共邈效应。 n 型杂剂提供了一种通用的策略。这个概念已经成功地应用于氢化物、自由基、路易斯碱和配位活化 n 型掺杂(CAN)系统，如配体，在 n 在混合技术方面，型混合技术取得了显著突破。值得注意的是，原来活性较高的人 n 在相应的前体中可以稳定型掺杂剂，从而可以释放富电子的还原部分，从而增强电子传输层。(ETLs)的电导率和 / 或者减少金属阴极的功函数。该方法对实现有机半导体器件的高效稳定至关重要。然而，目前 n 型杂剂的设计方法主要集中在物理性能上，对综合化学视角的重视较少。透彻理解和把握共邈效应的基本原理，对稳定、高性能的发展进行了深入的理解和把握。 n 型掺杂剂仍然是必不可少的。为了发现和优化高效的效果，我们希望本文对共邈效应的看法能继续指导未来的研究。 n 与有机半导体器件相关的型掺杂剂。