与有机小分子半导体相比，聚合物半导体具有灵活可调的光电性能和多样化的结构设计，结合可溶液法加工特性使得其更容易被用于制备大面积均匀薄膜器件。高迁移率发光n-型聚合物半导体是有机光电器件必不可少的材料，但由于缺乏具有优异物理化学性质的缺电子构筑单元，这使得高迁移率发光n-型聚合物半导体的发展远落后于p-型和双极型同类材料。
鉴于此，中国科学院化学研究所刘云圻院士、郭云龙研究员及复旦大学赵岩教授通过将具有高效载流子传输的吡咯并吡咯二酮（DPP）与强发光的苯乙烯（PPV）整合到一个分子体系中，开发了一种新型强吸电子受体单元，2,5-二烷基-3,6-双((E)-2,3,5,6-四氟苯乙烯基)-2,5-二氢吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮（TFBVDPP），并发展了一系列全受体型聚合物。结合实验与理论计算表明，优化分子内/分子间的堆叠以实现高效的载流子传输，同时在骨架上附着强吸电子基团并抑制非辐射跃迁以实现强发射，是实现高迁移率发光n-型聚合物半导体的关键。相关工作以题为“High-Mobility Emissive n-Type Polymer Semiconductors: Strong Synergy of Efficient Carrier-Transporting Diketopyrrolopyrrole and Intense Light-Emitting Phenylene-Vinylene”的论文发表在《Advanced Functional Materials》上，文章共同第一作者为中国科学院化学研究所博士后陈金佯和复旦大学博士后王思纯，本研究得到了国家自然科学基金委、国家重点研发计划和中国科学院的大力支持。
该项研究工作中TFBVDPP单元在设计上巧妙地结合了DPP和PPV的化学修饰位点与结构优势，并通过多氟原子功能化，其展现出了比一系列经典的酰亚胺基受体单元更强的吸电子特性。特别是，相比于其他代表性的DPP类受体，TVDPP具有更高的HOMO能级和更窄的带隙，TFBVDPP表现出更低的LUMO能级、扩展的π电子离域以及更优的分子共平面性。进一步地，他们通过钯催化的Suzuki偶联反应合成了三种基于TFBVDPP的全受体型聚合物。
图1. 高迁移率发光n-型聚合物半导体的分子设计策略
