導(dǎo)電高分子材料也稱導(dǎo)電聚合物，具有導(dǎo)體的性質(zhì)。按其結(jié)構(gòu)特征和導(dǎo)電機(jī)理可分為以下 3 類：載流子為自由電子的電子導(dǎo)電聚合物，載流子為能在聚合物分子間遷移的正負(fù)離子的離子導(dǎo)電聚合物，以氧化-還原反應(yīng)為電子轉(zhuǎn)移機(jī)理的氧化-還原型聚合物。 

電子導(dǎo)電型聚合物的共同特征是分子內(nèi)有大的 -電子共軛體系，給載流子自由電子提供離域遷移的條件，故又稱為共軛聚合物。這一 -電子共軛體系的成鍵和反鍵能帶之間的間隙較小，為 (1.5～3) eV，接近無(wú)機(jī)半導(dǎo)體中導(dǎo)帶-價(jià)帶能隙。因此，該類聚合物大多具有半導(dǎo)體的特性，電導(dǎo)率在 (10-12～10-4) S/cm。根據(jù) Peierls 過(guò)渡理論(Peierls Transition)[1]，電子若要在共軛 體系中自由移動(dòng)，首先要克服滿帶與空帶之間的能級(jí)差，減少能帶分裂造成的能級(jí)差是提高共軛型導(dǎo)電高聚物電導(dǎo)率的主要途徑。由于共軛高聚物易于被氧化或還原，可利用 摻雜 的方法來(lái)改變能帶中電子的占有狀況，此過(guò)程即為壓制 Peierls 過(guò)程，可減小能級(jí)差，提高其電導(dǎo)率。其中，P-型摻雜對(duì)應(yīng)于氧化過(guò)程，其摻雜劑在摻雜反應(yīng)中為電子的接受體；N-型摻雜對(duì)應(yīng)于還原過(guò)程，其摻雜劑為電子給予體。通過(guò)摻雜可使共軛高聚物的電導(dǎo)率提高若干數(shù)量級(jí)，接近金屬電導(dǎo)率。如日本旭化成(Asihi)[2] 等 5 家公司研究的導(dǎo)電聚乙炔的電導(dǎo)率達(dá)到 5.8 105 S/cm，這一數(shù)值幾乎與金屬銅的導(dǎo)電性相同。 

由于共軛導(dǎo)電聚合物同時(shí)具有聚合物、 無(wú)機(jī)半導(dǎo)體和金屬導(dǎo)體的特性，因而具有巨大的潛在的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。作者就共軛導(dǎo)電聚合物的特性及其應(yīng)用作一扼要介紹。 

1 共軛導(dǎo)電聚合物的特性 

1.1 導(dǎo)電性 

共軛導(dǎo)電聚合物的電導(dǎo)率強(qiáng)烈依賴于主鏈結(jié)構(gòu)、 摻雜程度、 摻雜的性質(zhì)、 外加電場(chǎng)、 合成的方法、 合成的條件和溫度等因素。對(duì)聚乙炔摻雜[1]的結(jié)果表明，在摻雜量為 1% 時(shí)，電導(dǎo)率上升 5～7 個(gè)數(shù)量級(jí)；當(dāng)摻雜量增至 3% 時(shí)，電導(dǎo)率已趨于飽和。共軛導(dǎo)電聚合物具有正的溫度系數(shù)，電導(dǎo)率隨溫度的增加而增加[3]。共軛導(dǎo)電聚合物與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體一樣，其電導(dǎo)率依賴于外加電場(chǎng)，可觀察到非歐姆電導(dǎo)現(xiàn)象。K Wortenson 已觀察到聚乙炔的非歐姆電導(dǎo)，萬(wàn)梅香也觀察到聚噻吩的非歐姆電導(dǎo)[13]。共軛導(dǎo)電聚合物的電導(dǎo)率受合成方法的影響極大。如 Shirakawa 法合成的聚乙炔經(jīng)碘摻雜后高的室溫電導(dǎo)率為 103 S/cm，而德國(guó) BASF 公司 H Naarmann[13] 制備的聚乙炔經(jīng)碘摻雜并取向后電導(dǎo)率為 1.5 105 S/cm。此外，共軛導(dǎo)電聚合物的電導(dǎo)率隨共軛鏈長(zhǎng)度的增加而呈指數(shù)快速增加，提高共軛鏈的長(zhǎng)度是提高其導(dǎo)電性的重要手段之一[3]。 

1.2 光電導(dǎo)性質(zhì) 

光電導(dǎo)是指物質(zhì)受光激發(fā)后產(chǎn)生電子和空穴載流子，它們?cè)谕怆妶?chǎng)的作用下移動(dòng)，在外電路中有電流通過(guò)的現(xiàn)象。當(dāng)物質(zhì)中含有共軛性很好的骨架時(shí)，它的光電導(dǎo)性就大[1]。聚合物光導(dǎo)體的個(gè)報(bào)告是 H Hogel 在 1958 年提出的用聚乙烯咔唑 (PVK) 制造的靜電照相版。大多數(shù)共軛導(dǎo)電聚合物具有光電導(dǎo)性質(zhì)。據(jù)報(bào)道，在光激發(fā)下，聚-2,4-己二烯-1,6-雙 (對(duì)苯二甲酸酯) 的載流子遷移率值達(dá)到了 =2.8 cm2.V-1.s-1 (電子、 空穴之和)，聚-1,6-雙 (N-咔唑基) -2,4-己二烯的載流子遷移率值高達(dá) 2 800 cm2.V-1.s-1[1]。Volkov[14] 指出：聚苯胺是一種 P 型半導(dǎo)體，在 8 000 nm 的聚苯胺薄膜下可記錄到 (0.15～0.25) A.cm-2 的光電流。此外，J H Burroughes[13]對(duì)聚乙炔的光電導(dǎo)也進(jìn)行了研究，并采用反式聚乙炔制成了電光調(diào)制器。目前，對(duì)于共軛導(dǎo)電聚合物這一特性的主要興趣在于研制電子照相用感光材料和太陽(yáng)能電池[1]。 

1.3 體積的電位響應(yīng) 

在共軛導(dǎo)電聚合物中摻雜的離子在聚合物的分子鏈之間往往形成柱狀陣列，隨著摻雜濃度的提高，后繼嵌入的摻雜離子可能進(jìn)入此前形成的陣列中，也可能形成新的陣列，并導(dǎo)致大分子鏈相互分離。圖 1 為碘摻雜聚乙炔的插入模式圖[1]。

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