高分子半导体

高分子化合物

一般认为有机化合物和高分子化合物都是不导电的绝缘体。如果改变高分子化合物的化学结构，可以改变它的导电性，制成高分子导体、半导体和超导体。

简介

一般认为有机化合物和高分子化合物都是不导电的绝缘体。如果改变高分子化合物的化学结构，可以改变它的导电性，制成高分子导体、半导体和超导体。能形成长共轭体系的高分子化合物，有可能成为半导体。例如，聚乙炔[CH=CH]n中—CH=CH—是一个共轭体系，聚乙炔中的许多单体单元如果形成长共轭体系，聚乙炔就成为高分子半导体。能形成高分子半导体的还有聚丙烯腈、聚蒽、聚酞菁和三氮杂茂等。

随着半导体和金属聚合物作为一个跨学科领域的出现，产生了大量相当重要的新概。该领域起源于20世纪70年代对n型和p型掺杂共轭聚合物的研究。导电聚合物的可逆掺杂性使它们的电导值可以从相当于绝缘体到金属的范围内变化。由于导电聚合物具有独特的电化学特性，它已成为科学技术研究中非常活跃的一个领域。

20世纪80年代，大量的有机合成化学家都投入合成具有优良性能的新共轭聚合物的研究当中。随后稳定可控的金属聚合物也得到了发展，这同样具有很重要的意义。经过这些努力，当前的导电聚合物材料往往具备金属和半导体优良的电光性能与聚合物优良的加工性和力学性能的结合。

随着高分子半导体纯度的提高，这些材料已可用于塑性电子器件。在这方面，剑桥大学半导电共轭聚合物电致发光的发现具有十分重要的意义。更普遍的塑性电子器件包括二极管、光二极管、光电池、传感器、发光二极管、激光器、场效晶体管以及全聚合物集成电路。因此，由高分子半导体制造的电子器件和光电器件的出现已成为20世纪90年代的一个热点。

不论科学如何进步，新器件如何涌现，一些专家对高分子半导体能否达到商用器件所要求的纯度和寿命仍持怀疑态度。在半导体物理发展的50年间，共轭聚合物被认为是很不纯且很难表征的材料。因此，最新研制出寿命达10000～20000小时的高亮度聚合物发射显示器被认为是相当重要的一步。已很清楚，高分子半导体可以满足商用要求制造消费型产品。

发展过程

随着半导体和金属聚合物的化学、物理以及工程（器件物理）的迅速发展，我们亲眼目睹了塑性电子学这一革命性学科的开始。

20世纪90年代具特殊意义的研究发现有：稳定、可溶、可控的适于工业应用的金属聚合物；聚合物发光二极管，聚合物发光电化学电池的高效发光科学与技术；高分子半导体中的光导电子转移以及可控受体（其推动了高敏塑性光二极管以及塑性太阳能电池的发展）；高分子半导体作为材料用于固态激光器。

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