为了提高早期聚合物给体的吸光能力以及实现对聚合物给体能级的精细调控,使用最广泛的合成策略是将给电子的单元与接受电子的单元交替共聚(D-A共聚)。
A 共聚可以控制从给电子单元到受电子单元的分子内部电荷转移(ICT)轻松调节聚合物给体的光电特性。
在众多高性能聚合物给体中,苯并二嚷吩(BDT)并三氮(BTA)、并二(BTZ)二(TT并二吩-4,8-二(BDD)和喔 (QX)等常的高能建单元,分子结构如下图所示。
下面将详细介绍基于以上单元的经典的聚合物给体材料。BDT单元具有刚性和平面共结构,可以使给体的分子能级和光学带隙实现高度可调节性。
进一步将 BDT 单元的苯环上连接两个单元后,会形成一种双唾吩苯并二嚷吩(DTBDT)单元这种单元具有二维平面共结构,可以扩展电荷传输通道并表现出更加优异的空穴传输能力。
目前,大部分的高性能聚合物给体都采用了 DTBDT 单元作为部分构筑单元。
苯并三氮(BTA)是一种弱的接受电子的单元,构建的聚合物给体一般具有宽或中等的带隙。李永等人以 DTBDT 为D单元,取代的 BTA 为A单元,合成了聚合物给体 J52。
基于 J52:ITIC 的OSCS 获得了 551%的效率。随后,他们使用硅烷基替换嚏共侧链上的烷基,制备了拥有较深 HOMO能级聚合物给体 J7。
基于J71:ITIC的OSCs 实现了11.41%的效率。2019 年,闵杰等人使用氯原子替换了J71中BTA单元上的氟原子制备了聚合物给体J101相比于J71,J101 的吸光系数更大,HOMO 能级更深,有利于器件 Vo和Js的提高。
最终以J101作为给体的器件效率提升至14.43 %。基于BTA单元的聚合物给体分子结构如下图所示。
苯并唾二咄(BTZ)是一种强的接受电子的单元,构建的聚合物给体一般具有中等或低的带隙、宽的吸收以及高的迁移率。
2014 年,Woo 等人合成了一种基于氟取代的 BTZ的聚合物给体 PPDT2FBT。