Ambipolar polymer fibers for organic field effect transistors

In this work, ambipolar fibers made by poly([N,N'-bis(2-octyldodecyl)-naphthalene-1,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-5,5'(2,2'-12biothiophene)) (P(NDI2OD-T2)) and poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) to fabricate single fiber OFETs. Fibers production consists in electrospinning a blend of the p-type and n-type polymers with PEO which assist the fiber formation. Parameters have been optimized to obtain defect-free fibers, which are rinsed with acetonitrile to remove the supporting polymer. Single-fiber OFETs have been obtained by collecting fibers directly onto the device mounted onto a rotating wheel. Their electrical characteristics turned out to depend on the electrospinning parameters and a balanced ambipolarity has been obtained with a polymer concentration of 3,5%w/w. An in-deep characterization of the balanced ambipolar fibers reveals the presence of semicrystalline nanofibers of the two materials, namely 1D nanostructures with a critical dimension in the order of the ten of nanometres. The formation of these nanofibers of the single polymers is attributed to phase separation occurring during the processing of the materials.

In questo lavoro, sono state prodotte fibre ambipolari di poly([N,N'-bis(2-octyldodecyl)-naphthalene-1,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-5,5'(2,2'-12biothiophene)) (P(NDI2OD-T2)) e poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) per la realizzazione di OFET a singola fibra. Le fibre sono state ottenute mediante l'elettrofilatura di una miscela composta da due polimeri di tipo p e n con l’aggiunta di PEO, che aiuta la formazione delle fibre. I parametri di processo sono stati ottimizzati per ottenere fibre senza difetti, le quali sono state lavate con acetonitrile per rimuovere il polimero di supporto. Gli OFET a singola fibra sono stati realizzati raccogliendo direttamente le fibre sui dispositivi, i quali erano stati montati su un collettore dinamico. Le loro caratteristiche elettriche si sono rivelate dipendenti dai parametri di filatura e si è ottenuta un'ambipolarità bilanciata elettrofilando una soluzione con concentrazione di polimero pari al 3,5%w/w. Una caratterizzazione approfondita delle fibre ambipolari bilanciate rivela la presenza di nanofibre semicristalline dei due materiali, ovvero nanostrutture 1D con un diametro nell'ordine della decina di nanometri. La formazione di queste nanofibre composte dai singoli polimeri è attribuita alla separazione di fase che si verifica durante il processo di elettrofilatura.