A general relationship between disorder, aggregation and charge transport in conjugated polymers

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作者
Rodrigo Noriega,Jonathan Rivnay,Koen Vandewal,Felix P. Koch,Natalie Stingelin,Paul Smith,Michael F. Toney,Alberto Salleo
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:12 (11): 1038-1044 被引量:2152
标识
DOI:10.1038/nmat3722
摘要

Conjugated polymer chains have many degrees of conformational freedom and interact weakly with each other, resulting in complex microstructures in the solid state. Understanding charge transport in such systems, which have amorphous and ordered phases exhibiting varying degrees of order, has proved difficult owing to the contribution of electronic processes at various length scales. The growing technological appeal of these semiconductors makes such fundamental knowledge extremely important for materials and process design. We propose a unified model of how charge carriers travel in conjugated polymer films. We show that in high-molecular-weight semiconducting polymers the limiting charge transport step is trapping caused by lattice disorder, and that short-range intermolecular aggregation is sufficient for efficient long-range charge transport. This generalization explains the seemingly contradicting high performance of recently reported, poorly ordered polymers and suggests molecular design strategies to further improve the performance of future generations of organic electronic materials.
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