Создание новых органических полупроводников и высокоэффективных электронных устройств на их основе

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-13-00409

НазваниеСоздание новых органических полупроводников и высокоэффективных электронных устройств на их основе

Руководитель Тамеев Алексей Раисович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органического синтеза им. И.Я.Постовского Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-602 - Химия новых органических и гибридных функциональных материалов

Ключевые слова синтез гетероаценов, тиофены, пирролы, диазины, карбазолы, сопряженные полимеры, транспорт носителей заряда, электропроводность, органический полупроводник, тонкая пленка, фотовольтаический эффект, электролюминесценция

Код ГРНТИ31.21.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Молекула сопряженных полимеров и мономеров содержит атомы, соединенные чередующимися одинарными и двойными связями. Их перекрывающиеся р-орбитали создают систему делокализованных π-электронов. Со времени присуждения Нобелевской премии по химии 2000 года (A.J. Heeger, A.G. MacDiarmid, H. Shirakawa) к сопряженным полимерам и низкомолекулярным соединениям сохраняется устойчивый интерес. Органические соединения привлекают большое внимание исследователей во всем мире, благодаря перспективе их использования в качестве электронных и/или дырочных полупроводников в виде функциональных слоев электронных и оптоэлектронных устройств, в т.ч. солнечных элементов (СЭ), светоизлучающих диодов (СИД) и т.п. Эффективность работы таких устройств определяют p-n гетеропереходы, которые конструируют из полупроводников с разным типом основных носителей заряда. Актуальной проблемой современной пленочной электроники является разработка полупроводниковых материалов, отвечающих главному требованию – это возможности формировать из них тонкие слои с высокой подвижностью носителей заряда и гетеропереходы на их основе. Наш проект направлен на разработку фундаментальных и прикладных аспектов дизайна и синтеза новых органических полупроводников на основе соединений, содержащих в своей структуре фрагменты конденсированных, а также линейно π-сопряженных карбо- и гетероароматических ядер, которые служат транспортными центрами для электронно-дырочной прыжковой проводимости. Решение поставленной задачи позволит создать функциональные зарядо-транспортные слои, которые сделают возможным направлено разрабатывать электронные устройства, в частности, СЭ и СИД с повышенными рабочими характеристиками. Мы планируем разрабатывать потенциально недорогие зарядо-транспортные полупроводники альтернативные существующим, понимая, что, к примеру, широко используемое соединение спиро-MeOTAD является дорогостоящим соединением из-за присутствия 4,4'-диметоксидифениламина в его синтезе. Научная новизна поставленной задачи состоит в разработке новых органических полупроводников на основе соединений, содержащих в структуре фрагменты конденсированных и линейно π-сопряженных карбо- и гетероароматических ядер, которые служат зарядо-транспортными центрами для электронно-дырочной прыжковой проводимости. Для этих соединений будут отработаны способы и условия формирования тонких слоев, отвечающих требованиям к зарядо-транспортным слоям в органических и перовскитных (металлогалогенидов гибридных перовскитов) солнечных элементах и светоизлучающих диодах. Электронные устройства с применением таких материалов будут созданы впервые. Научная новизна задачи, касающаяся проблем собственно химии, заключается в разработке удобных методов синтеза новых гетероаценовых структур, в том числе с использованием некатализируемых переходными металлами реакций кросс-сочетания.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Вербицкий Е.В., Ельцов О.С., Жилина Е.Ф., Пахомов И.М., Русинов Г.Л., Чупахин О.Н., Чарушин В.Н. New approach to unsymmetrical 1,3-diazatriphenylenes through intramolecular oxidative cyclodehydrogenation Tetrahedron, Volume 75, Issue 18, Pages 2687-2696 (год публикации - 2019)
10.1016/j.tet.2019.03.044

2. Малов В.В., Гош Т., Наир В., Маслов М.М., Катин К.П., Унни К., Тамеев А.Р. Hole mobility in thieno[3,2-b]thiophene oligomers Mendeleev Communications, Vol.29. No.2. Pp.218-219 (год публикации - 2019)
10.1016/j.mencom.2019.03.035

3. Александров А.Е., Тамеев А.Р., Степарук А.С., Иргашев Р. А., Русинов Г.Л. Новые π-сопряженные производные тиено[3,2-b]индола и подвижность носителей заряда в их тонких пленках Известия Академии наук. Серия химическая, N.6. Сc.1204-1207 (год публикации - 2019)
10.1007/s11172-019-2541-0

4. Саитов Ш.Р., Амасев Д.В., Тамеев А.Р., Малов В.В., Тедорадзе М.Г., Светличный В.М., Мягкова Л.А., Попова Е.Н., Казанский А.Г. Conductivity and Density of States of New Polyphenylquinoline Polymers, Vol.11. N.6. Paper no.934 (13p.) (год публикации - 2019)
10.3390/polym11060934

5. Грибкова О.Л., Кабанова В.А., Тамеев А.Р., Некрасов А. А. Ink-Jet Printing of Polyaniline Layers for Perovskite Solar Cells Technical Physics Letters, Vol. 45, N. 9. Pp.858–861 (год публикации - 2019)
10.1134/S1063785019090050

6. Казин Н.А., Демина Н.С., Иргашев Р.А., Жилина Е.Ф., Русинов Г.Л. Modifications of 5,12-dihydroindolo[3,2-a]carbazole scaffold via its regioselective C2,9-formylation and C2,9-acetylation Tetrahedron, Vol.75. Iss.33. Pp.4686-4696 (год публикации - 2019)
10.1016/j.tet.2019.07.015

7. Квашнин Ю.А., Вербицкий Е.В., Ельцов О.С., Слепухин П.A., Тамеев A.Р., Некрасова Н.В., Русинов Г.Л., Nunzi J.-M., Чупахин О.Н., Чарушин В.Н. Dibenzo[f,h]furazano[3,4‑b]quinoxalines: Synthesis by Intramolecular Cyclization through Direct Transition Metal-Free C− H Functionalization and Electrochemical, Photophysical, and Charge Mobility Characterization ACS Omega, Vol. 5, Issue 14, P. 8200–8210. (год публикации - 2020)
10.1021/acsomega.0c00479

8. Демина Н.С., Распутин Н.А., Иргашев Р.А., Тамеев А.Р., Некрасова Н.В., Русинов Г.Л., Нунзи Ж.-М., Чарушин В.Н. Benzo[b]selenophene/thieno[3,2-b]indole-based N,S,Se-heteroacenes for hole transporting layers ACS Omega, V.5, N.16, Pp.9377-9383 (год публикации - 2020)
10.1021/acsomega.0c00383

9. Лыпенко Д. А., Носова Г. И., Березин И. А., Тамеев А. Р., Мальцев Е. И. Role of benzothiadiazole substituents in white electroluminescent single macromolecules of fluorene-based copolymers Mendeleev Communications, V.30, N.2, pp. 165-167 (год публикации - 2020)
10.1016/j.mencom.2020.03.011

10. Амасев Д. В., Михалевич В. Г., Тамеев А.Р., Саитов Ш.Р., Казанский А.Г. Formation of a Two-Phase Structure in CH3NH3PbI3 Organometallic Perovskite Semiconductors, V. 54, Iss. 6, pp 654-657 (год публикации - 2020)
10.1134/S1063782620060020

Публикации