氟化二苯蒽异构体基高迁移率发光n型有机半导体的多尺度研究

本文综述了氟化二苯蒽异构体（DPA-F）作为n型高迁移率发光有机半导体（HMEOSCs）的设计策略与性能机制。通过第一性原理计算和晶体生长模拟，揭示了全氟芳基取代对降低LUMO能级、提升电子注入能力和荧光量子产率（>70%）的作用，同时阐明了重组能升高和分子滑移对迁移率的限制（如1,5-DPA-F和9,10-DPA-F的μe>1 cm2V?1s?1未获实验验证的原因），为多功能有机光电器件（如OLET）开发提供了分子-堆叠-形貌多尺度调控新思路。

　　

Highlight

载流子迁移率（μ）是半导体核心性能参数，通过爱因斯坦公式计算：

μ = eD/k_BT

其中扩散系数D由极限时间下的随机扩散距离?x(t)²?决定（公式略）。

本征电荷传输特性

氟化二苯蒽异构体（DPA-F）的DFT计算表明：全氟芳基取代显著降低LUMO能级（提升电子注入能力），但伴随重组能增加和长轴分子滑移现象。1,5-DPA-F和9,10-DPA-F理论电子迁移率μ_e>1 cm²V^?1s^?1，却因晶体生长形貌中分子堆叠缺陷导致实验值缺失。

结论

氟化策略使2,6-/9,10-DPA-F荧光量子产率突破70%，但需通过分子重构（如优化2,6-DPA-F重组能）平衡迁移率与发光性能。该研究为n型HMEOSCs的"分子-堆叠-形貌"协同设计提供了理论范式。

（注：翻译部分严格保留原文技术细节，如k_B、μ_e等符号规范，并采用"分子滑移""重组能"等专业表述，同时通过"突破""协同设计"等措辞增强生动性。）