導電聚合物的導電機理

聚合物分子導電應具備的必要條件是：分子鏈應該是一個大竹共軛體系(共軛雙鍵或共軛與帶有未成鍵P軌道的雜原子N、s等偶合)與金屬導電需要自由電子和供電子運動的軌道一樣，聚合物的導電也需要有電荷載體和可供電荷載體自由運動的分子軌道，由于大多數聚合物本身不具有電荷載體，導電聚合物的所必需的電荷載體是由”摻雜”過程提供的。PEDOT／PSS膜具有較高的電導率(10s／cm)，較高的機械強度，高可見光透射率(在可見光范圍內幾乎是透明的)和優(yōu)越的電化學性能及熱穩(wěn)定性等2】，在100~C高溫下能耐1000h以上，而電導率幾乎不變。關于摻雜后導電聚合物的導電機理，目前比較成熟的觀點.

主鏈具有共軛或大仃結構的聚合物，在理想狀態(tài)下，電子在整個主鏈或共軛鏈段上離域，單體的分子軌道相互作用，g占有軌道形成價帶，D空軌道形在導帶，在不考慮熱運動及光躍遷時，價帶層完全充滿電子，導帶層全空，價帶層與導帶層之間存在能隙 ，因此它們的導電性通常很低，摻雜過程相當于把價帶中的一些能量較高的電子氧化掉、從而產生空穴(陽離子自由基)，其能量介于價帶層與導帶層之間，由于陽離子自由基以極化周圍介質的方式來穩(wěn)定自已，因此也稱為極化子。如果對共軛鏈進行重摻雜，則可能在極化分子的基礎上形成雙極化子或雙極子帶，極化子和雙極化子可能過雙鍵遷移沿共軛傳遞，從而使聚合物導電。12EL-P3155耐高溫，高濕，UV光LED背光，增強穩(wěn)定性35014>。上述導電聚合物的導電機理是建立在無機半導體價帶理論基礎之上的，雖然能夠很好的解釋導電聚合物的實驗現象，但是是否完全真實反映了導電聚合物的機理尚待進一步研究。

考慮PEDOT:PSS材料本身的特性和硅表面結構光學管理后，硅與背金屬電極界面的接觸情況成為了制約電池效率提升的主要因素，硅/金屬的直接接觸會導致界面處形成肖特基勢壘，對電子傳輸的阻礙作用極大，同時界面處嚴重的復合造成了載流子的損失。基于此，選用氧化鋅作為電子選擇性材料，將其用于界面處形成金屬-介質-半導體結構，并對氧化鋅進行Li摻雜調節(jié)其功函數進一步減小或消除界面勢壘。該團隊采用新型氧化劑，通過自抑制聚合法，獲得了高膜厚無氣孔PEDOT:DBSA-Te量子點復合熱電薄膜，相關成果相繼發(fā)表于NPGAsiaMaterials,2017,9,405。另外，對硅表面通過本征非晶硅層鈍化，這樣既能鈍化硅又能改善電接觸。并結合硅金字塔陷光結構，終實現超過15%的電池轉換效率。

在這些復合使用的材料中，導電高分子PEDOT/PSS由于具有與絕大多數有機物匹配的功函數，以及良好的導電性和光透過率，且可以采用溶液法/印刷工藝制程。然而PEDOT/PSS的導電性能難以滿足OLED等元器件對透明電極的要求，單獨作為透明電極使用尚需要長時 間的技術突破。PEDOT:PSS的應用領域（1）抗靜電涂層塑料及玻璃在干燥的空氣中容易產生靜電荷，必須進行抗靜電處理，抗靜電是PEDOT/PSS作為導電涂料最早應用的領域。納米銀線與PEDOT/PSS兩種材料的復合使用可以將兩種導電材料的性質互相取長補短，即在保證電導率的同時，又可以解決能級匹配的問題，同時PEDOT/PSS也可以用于改善納米銀線材料涂布時表面的不均勻性，為未來柔性器件領域大規(guī)模量產透明電極提供了一種新型的解決方案。

單體3，4-乙撐二氧吩(EDOT)的合成情況

J、D、Stenger-Smith et．all于1998年采用下述方法合成了EDOT。以MoO3/PEDOT:PSS薄膜作為空穴傳輸層的鈣鈦礦光伏電池及其制備方法。反應從l代二甘酸(HOOCH –s-CH COOH)開始，通過一系列的步驟合成2，5-二羧酸-3、4-乙撐二氧吩，然后通過催化劑脫羧而制成了3、4-乙撐二氧吩

該合成法產率低，成本高。改進或找到一種新的合成方法以提高EDOT的產率、降低生產成本是當前科研工作者的主要任務。筆者在合成EDOT的過程中對該方法進行了一些改進，如引入相轉移催化劑和沸石分子篩，提高了EDOT的產率。