n型高分子半导体是印刷有机集成电路的核心材料。已有的n型高分子半导体高性能都是半结晶性的，其薄膜中不同区域的结晶度不一致，导致电子迁移率不一致。均一性差的问题是n型高分子半导体商业化应用的瓶颈之一。无定形高分子半导体的薄膜均一性好，符合工业化的需求。目前，科学家已经开发出无定形的p-型高分子半导体，并揭示了其独特的载流子传输机制。但是无定形n-型高分子半导体还未见报道，其分子设计策略是一个巨大挑战。
近期，中国科学院长春应用化学研究所刘俊研究员团队首次报道了高电子迁移率无定形n-型高分子半导体，取得了从无到有的突破。无定形n-型高分子半导体分子设计的核心是构建兼具刚性、平面性、直线构象、缺电子性质的共轭高分子骨架，其策略是将两个中心对称的缺电子刚性稠环单元进行交替共聚。本工作中所选择的符合要求的共聚单元，一是刘俊课题组前期开发的双硼氮配位键桥联联吡啶单元，二是苯并二噻唑单元。研究结果表明，高分子主链具有很强的刚性和很低的电子能级。在成膜过程，刚性的高分子主链中难以快速有序排列，难以结晶，因此，所得到的高分子薄膜是无定形的。同时，基于该无定形高分子薄膜的有机场效应晶体管显示出单极n-型传输行为，电子迁移率高达0.34 cm2 V-1 s-1。该工作开拓出高分子半导体材料的新方向，为印刷有机集成电路的发展奠定了材料基础。
X. Cao, J. Hu*, H. Tian*, J. Liu*, L. Wang, Angew. Chem.Int. Ed., 2023, 62, e202212979.