有机电化学晶体管（OECT）具有将低电化学电位的化学信号转换为电子信号的能力，从而有利于低电位电子器件的发展，在生物电子器件，印刷逻辑电路和记忆/神经器件中具有巨大的应用前景，引起了有机电子领域的广泛关注。

迄今为止，p-型高分子半导体作为OECT的沟道材料已经取得了高µC*值（µ：电荷迁移率；C*：体积电容），最高值可达500 F cm^-1 V^-1 s^-1以上，但仅有少数n-型高分子沟道材料的µC*实现了＞1 F cm^-1 V^-1 s^-1的值，从而严重制约了OECT的发展。该现状主要是因为具有高电子迁移率和强离子掺杂能力的n-型高分子半导体的稀缺。然而，n-型沟道材料对低能耗OECT互补电路的发展至关重要，因此，开发具有高迁移率和强离子掺杂能力的新型n-型高分子半导体势在必行。

近日，南方科技大学郭旭岗教授课题组联合瑞典林雪平大学Simone Fabiano教授和韩国高丽大学Han Young Woo教授课题组，以并噻吩酰亚胺二聚体为基本构筑基元，通过共聚单元优化制备出了两个高性能的n-型OECT高分子半导体f-BTI2TEG-T和f-BTI2TEG-FT，并对这两个高分子材料的电化学掺杂过程和OECT器件性能进行了研究。

紫外-可见吸收光谱表明，两个材料均具有良好的聚集能力；循环伏安法测试结果表明，氟原子的引入可以有效地降低材料的LUMO和HOMO能级。紫外-可见吸收和电化学光谱联用测试结果表明，与f-BTI2TEG-T相比，随着负偏压的增大（0~-0.8 V），含氟的n-型高分子f-BTI2TEG-FT的分子内电荷转移峰（ICT）发生了更明显的减弱，并在长波区域出现了更强的极化子吸收峰，这表明该半导体材料具有更强的电化学掺杂能力。

随后他们将这两个材料用于OECT器件中，测试结果表明，两个高分子半导体均表现出优异的n-型OECT性能。基于f-BTI2TEG-T和f-BTI2TEG-FT器件的最大µC*值分别为2.3 F cm^-1 V^-1 s^-1和15.2 F cm^-1 V^-1 s^-1。其中f-BTI2TEG-FT器件取得的µC*值为目前n-型OECT高分子半导体材料中报道的最高值。

论文信息：

Fused Bithiophene Imide Dimer-Based n-Type Polymers for High-Performance Organic Electrochemical Transistors

Kui Feng, Wentao Shan, Suxiang Ma, Ziang Wu, Jianhua Chen, Han Guo, Bin Liu, Junwei Wang, Bangbang, Li, Han Young Woo, Simone Fabiano, Wei Huang, and Xugang Guo

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202109281