双(噻吩并[3，2-b]噻吩)并芴单体、共轭聚合物及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机光电材料领域，具体涉及一类双（噻吩并[3, 2-b]噻吩）并芴单 体及基于此类单体的共轭聚合物，以及该共轭聚合物在有机光电材料和器件领域的应用。
【背景技术】
[0002] 与无机半导体相比较，有机半导体具有以下优点：（1)有机化合物种类繁多，分子 的结构可以通过分子设计来改变或剪裁，从而为有机半导体材料的选择提供了丰富的资 源；（2)可以选择完全不同于无机器件的加工手段，如分子自组装、成膜技术等，制备简单， 成本低；（3)基于有机半导体材料的器件能够与柔性基底相兼容，有利于大面积制备。以上 有机半导体材料的独特性质使得它们在有机发光二极管、有机太阳能电池及有机薄膜晶体 等领域都具有广泛应用。
[0003] 芴是一种是应用得比较早的有机光电材料之一。在半导体材料当中，聚芴 (polyfluorenes，PFs)表现出了 2. 8?3. 5eV宽带隙（Eg)，优异的热稳定性，高焚光 (photoluminescence，PL)量子效率，和优良的载流子输运性能，使它成为理想的有机发光 二极管（PLED)应用蓝发光聚合物。芴也可用于有机聚合物太阳能电池领域，经过科研工作 者的不断努力，基于芴及其衍生物制备的有机太阳能电池效率不断得到提升（Adv.Funct. Mater. 2007,17, 3836-3842)。2010年，Zheng等人首次运用梯形聚合物线性共轭增长的理 念，设计了基于芴类衍生物的聚合物P3FTBT6,其与PC61BM共混制备有机太阳能电池器件， 得到的器件开路电压为I. 04V、短路电流为10. 3mA/cm2、填充因子为0. 42,能量转换效率达 到了 4.5 % (J.Am.Chem.Soc. 2010,132, 5394-5404)。
[0004] 芴类材料的HOMO能级较低，前线轨道能级与富勒烯受体较为匹配，因而基于此类 材料制备的器件可以获得比较高的开路电压（约IV)，而且其较低的H0M0能级能够抵抗空 气和光照对聚合物薄膜的氧化。但大多数芴及其衍生物类聚合物其光吸收范围比较窄，因 而对应电池器件的短路电流较低。通过结构的修饰和调整来改善芴类材料的光吸收，提高 其对应电池器件的短路电流是解决芴类材料缺陷的一个重要途径。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一类基于芴稠环结构的双（噻吩并[3,2-b]噻吩）并芴单体 和基于此类单体的共轭聚合物，通过对分子结构的调控，使得基于此类单体的聚合物具有 更好的平面性和共轭性，制得的该类共轭聚合物还具有良好的化学、光、热稳定性，可应用 于有机发光、存储、有机场效应晶体管和光电转换等领域。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：双（噻吩并[3, 2-b]噻吩）并芴单 体，其结构通式如通式I所示：
[0007]
【主权项】
1. 双（噻吩并[3, 2-b]噻吩）并芴单体，其结构通式如通式I所示：
其中，R选自C5?C25的烷基。
2. 双（噻吩并[3, 2-b]噻吩）并芴单体的共轭聚合物，其结构通式如通式II所示：
其中，n为2?100的任意正整数；R选自C5?C25的烷基；A选自以下基团中的一种或 几种：
式中，Ri、R2选自C5?C25的烷基；Y选自氢原子或氟原子。
3. 权利要求1所述双（噻吩并[3,2-b]噻吩）并芴单体在有机光电材料中的应用。
4. 权利要求2所述基于双（噻吩并[3, 2-b]噻吩）并芴类单体的共轭聚合物在有机光 电器件中的应用。
5. 权利要求4所述基于双（噻吩并[3, 2-b]噻吩）并芴类单体的共轭聚合物作为太阳 能电池的活性层的应用。
【专利摘要】本发明公开了一类基于芴稠环结构的双(噻吩并[3，2-b]噻吩)并芴单体和基于该单体的共轭聚合物，其结构通式如式I。本发明所制备的基于芴的稠环结构的双(噻吩并[3，2-b]噻吩)并芴单体通过与给电子能力不同的受体单元共聚，获得的共轭聚合物具有良好的结构稳定性、较强的光吸收能力和电子结构调控性，表现出较好的光电性质，此类单体以及基于此类单体的共轭聚合物在有机光电领域具有广泛的应用前景。
【IPC分类】C07D495-22, C08G61-12, H01L51-46
【公开号】CN104557972
【申请号】CN201510027418
【发明人】肖生强, 杨明焱, 尤为, 詹春
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月20日