Cyano‐Functionalized n‐Type Polymer with High Electron Mobility for High‐Performance Organic Electrochemical Transistors

材料科学 接受者 电子迁移率 电子受体 电化学 晶体管 聚合物 纳米技术 光电子学 电极 有机化学 化学 物理化学 电气工程 复合材料 电压 凝聚态物理 物理 工程类
作者
Kui Feng,Wentao Shan,Junwei Wang,Jin‐Woo Lee,Wanli Yang,Wenchang Wu,Yimei Wang,Bumjoon J. Kim,Xugang Guo,Han Guo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (24) 被引量:102
标识
DOI:10.1002/adma.202201340
摘要

n-Type organic mixed ionic-electronic conductors (OMIECs) with high electron mobility are scarce and highly challenging to develop. As a result, the figure-of-merit (µC*) of n-type organic electrochemical transistors (OECTs) lags far behind the p-type analogs, restraining the development of OECT-based low-power complementary circuits and biosensors. Here, two n-type donor-acceptor (D-A) polymers based on fused bithiophene imide dimer f-BTI2 as the acceptor unit and thienylene-vinylene-thienylene (TVT) as the donor co-unit are reported. The cyanation of TVT enables polymer f-BTI2g-TVTCN with simultaneously enhanced ion-uptake ability, film structural order, and charge-transport property. As a result, it is able to obtain a high volumetric capacitance (C*) of 170 ± 22 F cm-3 and a record OECT electron mobility (μe,OECT ) of 0.24 cm2 V-1 s-1 for f-BTI2g-TVTCN, subsequently achieving a state-of-the-art µC* of 41.3 F cm-1 V-1 s-1 and geometry-normalized transconductance (gm,norm ) of 12.8 S cm-1 in n-type accumulation-mode OECTs. In contrast, only a moderate µC* of 1.50 F cm-1 V-1 s-1 is measured for the non-cyanated polymer f-BTI2g-TVT. These remarkable results demonstrate the great power of cyano functionalization of polymer semiconductors in developing n-type OMIECs with substantial electron mobility in aqueous environment for high-performance n-type OECTs.
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