一种具有含氟烷基链的噻吩并[3,4-b]噻吩单元的共轭聚合物及制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机半导体材料技术领域，具体设及一种具有含氣烷基链的唾吩并 巧，4-b]唾吩单元的共辆聚合物及制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 有机光电子学是融合了化学、物理、材料与电子等学科的前沿交叉科学，具有光 电功能性质的有机半导体材料作为有机光电子学的重要组成部分，其性质及相关器件的 研究近年来取得了很大的发展。有机光电器件之所W引起人们的广泛关注是因为其相 对于无机器件具有自己独特的优势，其制备工艺简单，成本低廉，并且可W大面积制备有 机柔性电路，为有机光电子学开辟了一条新型的从材料到制备和应用的路径。另外，有 机材料可W通过分子的设计来调控材料的各种物理化学性质，进而调控有机半导体光电 子器件的性能，该就极大丰富了可应用材料的内容。有机半导体器件如有机发光二极管 (o;rganicli曲t-emittingdiodes,OLEDs)，有机场效应晶体管（o;rganicfield-effect transistors, (FETs)，有机传感器，（organicsensors),有机存储器（organicmemoir)，有 机太阳能电池（organicsolarcells)等都具有很强的应用前景。
[0003] 现阶段有机半导体材料可分为聚合物材料和小分子材料两大类，其中，共辆聚合 物半导体材料既保留了传统聚合物材料优异的机械性能和加工性能，又同时拥有半导体材 料的光学、电学性质，同时还可W通过分子设计对其化学结构进行修饰或改变W调控其物 理化学性能，体现出其他材料无法比拟的优势。具体到对于有机半导体器件来说，作为其活 性层材料中的电子给体的共辆聚合物一般需要具有合适的能级结构、规整有序的n共辆 堆积W及良好的溶解性和成膜性等特点，W保证活性层中载流子的产生、传递、输出W及整 体器件的顺利制备。因此，如何通过聚合物化学结构的修饰来改善器件性能成为研究的热 点之一。最近，在新材料的设计方面，人们发现除了发展新型共辆骨架之外，对侧基进行修 饰，可W实现对薄膜微观形貌的调控，因此通过对侧链进行修饰也成为目前的一个研究热 点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一是提供一种具有含氣烷基链的唾吩并巧，4-b]唾吩单元的共 辆聚合物及制备方法。
[0005] 本发明所提供的具有含氣烷基链的唾吩并巧，4-b]唾吩单元的共辆聚合物，其结 构式如式I所示：
【主权项】
1. 式I所示共辆聚合物：
式I中，Ri为C1~C5。的直链或支链烷基； 尺2和R3独立地选自H、面素和C1~C1。的直链或支链烷基中的一种； Ar为取代或未取代的芳香基，所述芳香基选自单环芳香基、双环芳香基和多环芳香基 中的一种； 所述取代的芳香基中，取代基的个数为1-4 ; 所述取代基独立地选自Cl~C5。的直链或支链烷基和C1~C5。的烷氧基中的一种；a为1-10的整数； b为1-50的整数； x:y= 1-50:1 ; n为聚合度，n为5-500的整数。
2.根据权利要求1所述的式I所示共辆聚合物，其特征在于：所述Ar为如下基团：
其中，A和B独立地选自S、0和Se中的任意一种； R和R'独立地选自氨、Cl~CW的烷基和C广CW的烷氧基中的至少一种。
3. -种制备权利要求1或2所述的式I所示共辆聚合物的方法，包括下述步骤；在惰 性气氛中，在钮催化剂W及麟配体作用下，将式III所示化合物与式II所示化合物、式IV所示 化合物进行反应，即得到式I所示化合物；
式II中，Ri的定义同权利要求1 ; 式II中，R2的定义同权利要求1; 式II中，X为漠或舰； 式III中，Ar的定义同权利要求1 ; Y为=烷基锡基或棚酸醋基； 式IV中，Rs的定义同权利要求1; 式IV中，X为漠或舰； 式IV中，a、b的定义均同权利要求1。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述钮催化剂为四苯基麟）钮、二 (S苯基麟）二氯化钮、S(二亚苄基丙酬）二钮和二（二亚苄基丙酬）钮中的至少一种； 所述麟配体为=苯基麟、=(邻甲苯基）麟和=(快喃基）麟中的至少一种； 所述式III所示化合物与式II所示化合物、式IV所示化合物、钮催化剂和麟配体的投料 摩尔用量比依次为 1. 02-2 ;1 ;0. 02-1 ;0. 01-0. 1 ;0. 08-0. 8 ; 所述反应的温度为90°C~110°C，时间为50~80小时。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于；所述式IV所示化合物是通过包括下述步 骤的方法制备得到的：在活性剂的作用下，将式V所示化合物与式VI所述化合物进行酷胺 化反应，即得，
式V中，Rs的定义同权利要求1; 式V中，X为漠或舰； 式VI中，a、b的定义均同权利要求1。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于；所述活性剂为1-己基-(3-二甲基氨基 丙基）碳酷二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基化晚； 所述式V所示化合物与1-己基-(3-二甲基氨基丙基）碳酷二亚胺盐酸盐、4-二甲氨 基化晚和式VI所示化合物的摩尔比为1:1~50:0. 1~50:1~50 ; 所述反应的温度为〇°C-30°C，时间为6-24小时。
7. -种半导体组合物，由权利要求1所述的式I所示共辆聚合物和渗加剂组成； 所述渗加剂为富勒締和富勒締衍生物中的至少一种； 所述半导体组合物中，所述式I所示共辆聚合物与渗加剂的质量比为1:0. 5~10。
8. 权利要求1所述的式I所示共辆聚合物或权利要求7所述的半导体组合物在制备有 机场效应晶体管和有机太阳能电池中的应用。
9. 一种有机场效应晶体管，其半导体层由权利要求1所述的式I所示共辆聚合物或由 权利要求7所述的半导体组合物制成。
10. -种有机太阳能电池，其半导体层由权利要求1所述的式I所示共辆聚合物或由权 利要求7所述的半导体组合物制成。
【专利摘要】本发明提供一种具有含氟烷基链的噻吩并[3,4-b]噻吩单元的共轭聚合物及制备方法与应用。所述共轭聚合物的结构式如式Ⅰ所示。本发明还提供了一种由上述式I所示共轭聚合物和掺加剂组成的半导体组合物。所述掺加剂为富勒烯和富勒烯衍生物中的至少一种。本发明还提供了式I所示共轭聚合物或上述由式I所示共轭聚合物和掺加剂组成的半导体组合物在制备有机场效应晶体管和有机太阳能电池中的应用。本发明提供的所述式I所示共轭聚合物材料，具有优良的载流子传输性能以及溶解性能，可应用于光电领域如有机场效应晶体管和有机太阳能电池中，调节式I中x,y的比例，实现该类共轭聚合物材料在有机场效应晶体管和有机太阳能电池中性能的调节。
【IPC分类】C08G61-12, H01L51-46, H01L51-30
【公开号】CN104788650
【申请号】CN201510187549
【发明人】张关心, 杨旸, 刘子桐, 虞辰敏, 漆鹏林, 杨四分, 张德清
【申请人】中国科学院化学研究所
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月20日