Jingjin Dong , Jin Liu , Xinki Qiu ,b, Ryn Chiechi ,b, L. Jn Anton Koster , Giuseppe Portle ,*

a Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen, Groningen 9747 AG, The Netherlands

b Stratingh Institute for Chemistry, University of Groningen, Groningen 9747 AG, The Netherlands

1. 引言

最近，科学界对有机电子（OE）材料的研究兴趣日益增加[1-3]。由于具备柔性和轻质等特点，其在诸多应用（如可穿戴传感器和人造皮肤）中具有巨大的潜力[4-6]。不过，必须要调整和控制这些材料的性能，以便针对不同的应用准备理想的器件[7,8]。由于聚（3,4-乙烯二氧噻吩）:聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS；图1所示的结构）具有优异的可加工性能及力学和电学性能，研究人员在各种其他有机电子材料中对其进行了广泛研究[9,10]。因为具有在日常生活中收集废弃能量（主要为废弃热能或人体散热）的潜力，所以热电（TE）器件是最热门的应用领域之一，热电器件的效率由所谓的“热电优值”（figure of merit, ZT）决定，表达式为：ZT = (σS2T)/κ[11,12]，其中σ是电导率，S是塞贝克系数，κ是热导率，T是绝对温度。对于聚合物，由于聚合物热电材料固有的低热导率，因此所谓的功率因子（PF, PF =σS2）是需要改善的主要方面[13,14]。

当用作添加剂或后处理溶剂时，首次发现高沸点极性溶剂能够增强PEDOT:PSS的电学性能[2,15,16]。例如，在PEDOT:PSS薄膜中加入二甲亚砜（DMSO）可增强相分离，并触发由拉长的PEDOT相组成的互连网络的形成。这将极大地增强σ（从最初的约100S·cm-1到最佳的约103S·cm-1）而不会影响S[17]。在添加二甲亚砜的基础上，Lee等[18]通过在PEDOT:PSS纳米膜上包覆一层强还原剂（如肼），应用去掺杂工艺，提高了塞贝克系数和功率因子（σ= 578 S·cm-1,S= 67 μV·K-1, PF = 259 μW·m-1·K-2）。Fan等[19]介绍了用H2SO4和NaOH对PEDOT:PSS薄膜进行顺序后处理。经酸处理后，由于PSS的充分去除，σ急剧增加到2000～3000 S·cm-1，随后形成纳米纤维结构，显著提高了薄膜中的电荷迁移率。结果表明，溶液处理降低了PEDOT的氧化水平，从而提高了塞贝克系数。……