Azot içeren borafenalen temelli organik yarı iletken modellerinin teorik incelenmesi

Organik yarı iletkenler optoelektronik, fotoelektronik, termoelektronikler, transistörler ve güneş pilleri de dahil olmak üzere birçok alanda kullanılan aletlerin temel yapı malzemelerindendir ve elektrokimyada önemli bir yere sahiptir. Gerek düşük toksisiteleri gerekse düşük maliyetli üretimleri nedeniyle inorganik emsallerine oranla daha fazla tercih edilmektedir. Bu alanda kullanılan yarı iletkenler delik hareketliliğine dayanan p-tipi ve elektron hareketliliğine dayanan n-tipi olarak ikiye ayrılmaktadır. Günümüze kadar yüksek iletkenlik ve iyi ortam kararlılığına sahip çok sayıda p-tipi yarı iletken tasarlanmış ve sunulmuş olmasına rağmen n-tipi yarı iletkenler gerek ortam kararlılıklarından gerekse temel küçük moleküllerinin sentezinin zorluğundan dolayı p-tipi emsallerinin gerisinde kalmıştır. Uzun yıllar boyunca n-tipi yarı iletkenlerin performansını artırmak için birçok yöntem denenmiştir. Bu araştırmalar sonucunda organik yarı iletkenlerin performansını artırmak ve iyi bir n-tipi organik yarı iletkende beklenen özellikler şöyle olmalıdır; yüksek elektron ilgisi, ortam kararlılığı için düşük LUMO(\le-4,0 eV) enerji değerine, delik enjeksiyonunu baskılamak için düşük HOMO enerjilerine ve elektronların kolay hareket edebilmesi için ise, düzlemsel -konjuge bir omurgaya ve düşük iletkenlik bant aralıklarına ( ~1,0 eV) sahip olması gerekmektedir. Bizde bu bağlamda, çalışmamızda yeni tasarlanmış, borafenalen yapılarını sunduk. Bu tez çalışmasında borafenalen yapıları düşük HOMO/LUMO enerjilerine, düzlemsel ve -konjuge bir yapıya sahip olmasının yanında temel iskelet biriminde bulunan B ve N atomları ile HOMO enerji seviyesini istenilen düzeye düşürmüştür. Yapımızda kullandığımız yan gruplar ve flor substitüentlerinin elektron çekme doğası -konjuge moleküllerin hem LUMO hem de HOMO enerji seviyelerini düşürmesine etki ederek iletkenlik bant aralığını azalttığını ve oldukça düşük LUMO değerlerine sahip olduğunu teorik olarak hesaplayabildik. Bu çalışmada yer alan borafenalenlerin, gaz fazında ve farklı yan grupları ile oluşturdukları yapılarının temel hal geometrileri ve HOMO/LUMO değerleri DFT (Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi) yöntemi B3LYP/6-311++G(d,p) metodu ile hesaplanarak iletkenlik bant aralıkları bulunmuştur. Bu çalışma ile elde edilecek olan sonuçlar n-tipi organik yarı iletkenlerin tasarımında ve performansındaki eksikliklerin giderilmesine yardımcı olacak ve yeni yollar sunacaktır.