Mixed-Orbital Charge Transport in N-Shaped Benzene- and Pyrazine-Fused Organic Semiconductors

吡嗪 化学 轨道能级差 分子轨道 有机半导体 电荷(物理) 结晶学 原子轨道 化学物理 分子轨道图 计算化学 电子 立体化学 分子轨道理论 分子 物理 有机化学 量子力学
作者
Craig P. Yu,Shohei Kumagai,Tomokatsu Kushida,Masato Mitani,Chikahiko Mitsui,Hiroyuki Ishii,Jun Takeya,Toshihiro Okamoto
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (25): 11159-11167 被引量:1
标识
DOI:10.1021/jacs.2c01357
摘要

The hole-carrier transport of organic semiconductors is widely known to occur via intermolecular orbital overlaps of the highest occupied molecular orbitals (HOMO), though the effect of other occupied molecular orbitals on charge transport is rarely investigated. In this work, we first demonstrate evidence of a mixed-orbital charge transport concept in the high-performance N-shaped decyl-dinaphtho[2,3-d:2′,3′-d′]benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene (C10–DNBDT–NW), where electronic couplings of the second HOMO (SHOMO) and third HOMO (THOMO) also contribute to the charge transport. We then present the molecular design of an N-shaped bis(naphtho[2′,3′:4,5]thieno)[2,3-b:2′,3′-e]pyrazine (BNTP) π-electron system to induce more pronounced mixed-orbital charge transport by incorporating the pyrazine moiety. An effective synthetic strategy for the pyrazine-fused extended π-electron system is developed. With substituent engineering, the favorable two-dimensional herringbone assembly can be obtained with BNTP, and the decylphenyl-substituted BNTP (C10Ph–BNTP) demonstrates large electronic couplings involving the HOMO, SHOMO, and THOMO in the herringbone assembly. C10Ph–BNTP further shows enhanced mixed-orbital charge transport when the electronic couplings of all three occupied molecular orbitals are taken into consideration, which results in a high hole mobility up to 9.6 cm2 V–1 s–1 in single-crystal thin-film organic field-effect transistors. The present study provides insights into the contribution of HOMO, SHOMO, and THOMO to the mixed-orbital charge transport of organic semiconductors.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
FEOROCHA发布了新的文献求助30
4秒前
Ezio_sunhao完成签到,获得积分10
5秒前
ohwhale完成签到 ,获得积分10
6秒前
午夜小南瓜完成签到 ,获得积分10
6秒前
迟山完成签到 ,获得积分10
8秒前
执着绿草完成签到 ,获得积分10
10秒前
hy完成签到 ,获得积分10
11秒前
唠叨的莺完成签到,获得积分10
13秒前
滴滴如玉完成签到,获得积分10
15秒前
时2完成签到,获得积分10
19秒前
annabelle完成签到,获得积分10
22秒前
123456完成签到 ,获得积分10
22秒前
25秒前
麦迪完成签到,获得积分10
26秒前
饱满芷卉完成签到,获得积分10
27秒前
cjy发布了新的文献求助10
28秒前
Spice完成签到 ,获得积分10
29秒前
开心完成签到 ,获得积分10
29秒前
zhangxin完成签到,获得积分10
33秒前
37秒前
gypsi完成签到,获得积分10
37秒前
38秒前
甜美傲蕾完成签到,获得积分10
41秒前
amy完成签到 ,获得积分10
42秒前
nenoaowu发布了新的文献求助10
43秒前
Hanoi347完成签到,获得积分0
45秒前
46秒前
香蕉觅云应助nenoaowu采纳,获得10
46秒前
会飞的小甘蔗完成签到 ,获得积分10
47秒前
50秒前
nenoaowu完成签到,获得积分10
52秒前
LY完成签到 ,获得积分10
56秒前
56秒前
Singhi完成签到 ,获得积分10
57秒前
qinghe完成签到 ,获得积分10
58秒前
马里奥爱科研完成签到,获得积分10
1分钟前
laipuling发布了新的文献求助10
1分钟前
爆米花应助奋斗向日葵采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 生物化学 化学工程 物理 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6021768
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7635791
关于积分的说明 16166894
捐赠科研通 5169579
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2766500
邀请新用户注册赠送积分活动 1749521
关于科研通互助平台的介绍 1636608