研究背景

研究内容

图 1 中展示了两种不对称异构体 BTP-γ-Ar3F 和 BTP-β-Ar3F 的合成路径，作者通过不同溶剂结晶的办法获得了 Br-IC 异构体，通过 Suzuki 偶联反应和路易斯酸催化的 Knoevenagel 缩合得到目标产物。通过密度泛函理论 (DFT) 计算，IC-γ-Ar3F 和 IC-β-Ar3F 分子中末端和稠环芳香族核之间的二面角分别为 0.16° 和 0.24°；IC-γ-Ar3F 和 IC-β-Ar3F 分子中 IC 基团和 Ar3F 基团之间的二面角分别为 39.79° 和 42.24°(如图2b)。因此，可以推测 BTP-γ-Ar3F 具有较好的平面构象，为载流子迁移提供了更紧密 π-π 堆积。该理论计算结果在掠入射广角 X 射线散射 (GIWAXS) 和 UV-vis 吸收光谱表征实验中获得了验证。

从测试的 J-V 曲线和外量子效率 (EQE)（如图 2）可以看出，PM6: BTP-γ-Ar3F 的开路电压和短路电流更具优势，展现出更集中的PCE统计分布（如图 2c）。通过 AFM、TEM 和 GIWAXS 对共混薄膜形貌进行分析，PM6: BTP-γ-Ar3F 结晶性更强，相分离程度更高；共混薄膜在面外 (OOP) 和面内 (IP) 方向上具有更大的结晶相干长度 (CCL) 值，能够促进器件载流子输运。作者通过熔点降低法和表面张力法估算了 Flory–Huggins 相互作用参数 (χ)：对于 PM6: BTP-γ-Ar3F 相应数值分别为 0.7 和 0.87，均高于 PM6: BTP-β-Ar3F 的 0.59 和 0.6，进一步说明了在热力学上 PM6: BTP-γ-Ar3F 存在更强的相分离驱势。

总结展望

通过 SCLC 模型，测量了 PM6: BTP-γ-Ar3F 和 PM6: BTP-β-Ar3F 的电子/空穴迁移率，相应数值分别为1.987×10⁻⁴/3.021×10⁻⁴cm²V⁻¹s⁻¹ 和1.466×10⁻⁴/2.455×10⁻⁴cm²V⁻¹s⁻¹。PM6:BTP-γ-Ar3F 具有更高和更平衡的电荷载流子迁移率，更有利于器件中电荷的有效传输和收集，促进 FF 和 JSC 参数的提升。

最后，作者通过 JSC (VOC) 对光强度 (P) 的依赖性来探究电荷载流子复合行为，结果表明两者的双分子复合行为都受到抑制，而器件 PM6:BTP-γ-Ar3F 内的陷阱辅助复合行为更弱。

同时，PM6: BTP-γ-Ar3F 具有相对较高的激子解离概率 (ηdiss)，进一步解释了其优异的器件性能。

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