Konjugierte Polymere zeigen aufgrund ihrer Vorteile wie geringes Gewicht, Flexibilität und Lösungsverarbeitbarkeit breite Anwendungsperspektiven in den Bereichen thermoelektrische Umwandlung und flexible Elektronik, wobei Dotierung eine Schlüsselstrategie für hohe Leitfähigkeit ist. Einzelmolekulare Dotierung kann jedoch häufig nicht sowohl die Ladungsträgerkonzentration als auch die Strukturordnung gleichermaßen berücksichtigen. Diese Studie schlägt eine sequenzielle Doppel-Dotierungsstrategie vor, bei der Poly(3-hexylthiophen-2,5-diyl) (P3HT) als Modellsystem verwendet wird. Zunächst wird (2,3,5,6-Tetrafluor-7,7,8,8-tetracyan-p-benzochinondimethan) (F4TCNQ) in das Polymer eingeführt, gefolgt von einer tiefgreifenden redoxbasierten Dotierung mit FeCl₃. Die Ergebnisse zeigen, dass die Vor-Dotierung mit F4TCNQ den Abstand der Alkylseitenketten im Polymer erweitert und dabei die strukturale Ordnung erhält, wodurch günstige Kanäle für die Diffusion von FeCl₃ und den Ladungstransfer geschaffen werden; bei der zweiten Dotierung mit FeCl₃ ersetzt das stärker oxidierende FeCl₃ teilweise das F4TCNQ, während die sequenziell doppelt dotierten Filme eine hohe kristalline Ordnung beibehalten und dichtere π-π-Stapelabstände sowie stabile molekulare Orientierung erreichen. Die sequenzielle Doppel-Dotierung fördert den Übergang von Polaronen zu Bipolaronen, verringert die Spin-Konzentration und erhöht gleichzeitig sowohl die Ladungsträgerkonzentration als auch die Beweglichkeit im Vergleich zum Einzel-Dotierungssystem. Unter optimalen Bedingungen erreicht die elektrische Leitfähigkeit der sequenziell doppelt dotierten P3HT-Filme 595,9 S/cm, was das 10,6- bzw. 9,4-fache gegenüber rein mit FeCl₃ bzw. F4TCNQ dotierten Filmen ist. Die vorgeschlagene Strategie „Zuerst Struktur optimieren, dann tief dotieren“ bietet einen effektiven Weg zur Erzielung hoher elektrischer Leitfähigkeit in konjugierten Polymeren.

Konjugierte Polymere;Poly(3-hexylthiophen-2,5-diyl);Sequenzielles Doppel-Dotieren;F4TCNQ;FeCl₃