专利名称：一种有机半导体材料及使用该材料的有机薄膜晶体管的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体材料技术领域，更具体地说，涉及一种有机半导体材料及使用 该材料的有机薄膜晶体管。近年来，具有高载流子传输性质的有机半导体材料的发展异常活跃，在信息显示、 集成电路、光伏电池和传感器等方面显示出广阔的应用前景。按照载流子种类的差异，有机 半导体材料主要可分为两类空穴传输型和电子传输型，相应的被称为P-型有机半导体材 料和n-型有机半导体材料。具有高迁移率的空穴传输型和电子传输型有机半导体材料的 协同发展对于P_n异质结、双极场效应晶体管和逻辑补偿集成电路的发展起到至关重要的 作用。但是，目前电子传输型的有机半导体材料的性能，例如电子迁移率，明显低于空穴传 输型有机半导体材料。因此，研究人员对电子传输型的有机半导体材料做了相应的研究。梯形共轭有机分子和梯形共轭聚合物具有平面刚性的共轭结构，有利于Ji电子 的离域和n-n电子云间的相互作用，同时梯形分子的化学结构容易裁剪以调控物理性 质。但是，目前绝大多数的梯形共轭有机分子和梯形共轭聚合物是作为发光层用于电致发 光二极管的，由梯形共轭有机分子和梯形共轭聚合物构成的有机半导体材料的电子迁移率 普遍较低。美国化学会杂志中Jenekhe等人报道了一种具有梯形结构的聚合物BBL，由其构 成的有机半导体材料的电子迁移率为0. 03cm2/V s。现有技术中，美国化学会杂志中Marks等人报道了一系列以含有羰基和二氰乙烯 基取代基的茚并芴为结构基元的与噻吩相连的共齐聚物和共聚物，为梯形共轭结构，由其 构成的有机半导体材料的电子迁移率最高为0. 16cm2/V s。但是，现有技术中的有机半导体材料电子迁移率较低，不能满足在实际应用中的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种化合物并用该化合物构成有机 半导体材料，以提高有机半导体材料的电子迁移率，并制备使用该材料的有机薄膜晶体管。本发明提供一种化合物，结构式如(I)所示
背景技术：
<formula>formula see original document page 3</formula>其中，R为烷基。优选的，所述烷基为直链烷基或环己烷基。
优选的，所述直链烷基为多氟代直链烷基或c4 c18的直链烷基。优选的，所述C4 C18的直链烷基为己基。优选的，所述多氟代直链烷基为C4 C18的多氟代直链烷基。本发明还提供一种有机半导体材料，由上述技术方案所述的化合物构成。本发明还提供一种有机薄膜晶体管，电荷传输层为上述技术方案所述的有机半导 体材料。优选的，所述电荷传输层厚度为20 60nm。优选的，所述电荷传输层由真空沉积的方法制备。优选的，所述真空沉积的沉积速率为0.1 - 20人/S。从上述的技术方案可以看出，本发明选择含有硫原子的平面刚性梯形分子s-引 达省并[l，2-b :5,6-b' ] 二噻吩为核，借助Ji电子云的相互重叠及硫原子间的弱相互作 用实现分子间的强相互作用，以利于载流子在分子间的高效传输；在梯形核的径向引入强 吸电子的二氰乙烯基以降低分子的最高未被占分子轨道能级(简称LUM0)同时拓展分子在 径向的共轭程度，以实现电子的有效注入和传输；在梯形核的末端引入烷基以提高分子在 成膜过程中的自组织能力，实现高有序薄膜，从而应用于有机薄膜晶体管中。实验表明，利 用本发明提供的化合物构成的有机半导体材料的电子迁移率达到0. 33cm2/V. s,比现有技 术提供的有机半导体材料的电子迁移率有很大提高。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例公开的一种有机半导体材料作为电荷传输层制备的有机薄 膜晶体管的结构示意图；图2为本发明实施例5公开的2，2' - (2，7_ 二己基-s_引达省并[1，2_b :5， 6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈的循环伏安图；图3为本发明实施例5公开的2，2' - (2，7_ 二己基-s_引达省并[1，2_b :5， 6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈的热失重图；图4为本发明实施例6公开的2，2' - (2，7_ 二己基-s_引达省并[1，2_b :5， 6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈蒸镀在由十八烷基三氯硅烷修饰的二氧化硅介 电层上的有机薄膜晶体管的转移特性曲线；图5为本发明实施例6公开的蒸镀在十八烷基三氯硅烷修饰的二氧化硅介电层上 的2，2' _(2，7_ 二己基-s-引达省并[l，2-b :5，6-b' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙二 腈的原子力显微镜图像；图6为本发明实施例6公开的蒸镀在十八烷基三氯硅烷修饰的二氧化硅介电层上 的2，2' _(2，7_ 二己基-s-引达省并[l，2-b :5，6-b' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙二 腈的X射线衍射图；图7为本发明实施例7公开的2，2' - (2，7_ 二己基-s_引达省并[1，2_b :5，6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈蒸镀在由六联苯修饰的二氧化硅介电层上的有 机薄膜晶体管的转移特性曲线；图8为本发明实施例7公开的蒸镀在六联苯修饰的基底上的2，2' _(2，7_ 二己 基-s-引达省并[l，2-b:5，6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈的原子力显微镜图像。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例公开了一种化合物，具有式(I)结构<formula>formula see original document page 5</formula>其中，R为烷基。所述烷基优选为直链烷基或环己烷基。所述直链烷基优选为多氟代直链烷基或C4 C18的直链烷基。所述多氟代直链烷基优选为C4 C18的多氟代直链烷基。本发明选择容易制备的含有硫原子的平面刚性梯形分子即s-引达省并[l，2_b 5，6-b' ] 二噻吩为核，借助Ji电子云的相互重叠及硫原子间的弱相互作用实现分子间的 强相互作用，以利于载流子在分子间的高效传输；在s-引达省并[l，2-b :5,6-b' ] 二噻吩 的径向引入强吸电子的二氰乙烯基以降低分子的最高未被占分子轨道能级(简称LUM0)同 时拓展分子在径向的共轭程度，以实现电子的有效注入和传输；在s-引达省并[l，2-b :5， 6-b' ] 二噻吩梯形核的末端引入烷基，由于烷基为柔性取代基，从而提高分子在成膜过程 中的自组织能力，实现高有序薄膜。本发明提供的化合物通过以下步骤制备将2-R-5_(三丁基锡基)噻吩与二乙基2，5_ 二溴对苯二甲酸酯利用Stille偶联 反应制备二乙基2，5-二 [2‘ -(5' -R-噻吩基)]对苯二甲酸酯；将二乙基2，5_ 二 [2' -(5' -R-噻吩基)]对苯二甲酸酯在碱性条件下脱酯，制 得2，5_ 二 [2' -(5' -R-噻吩基)]对苯二甲酸；将2，5_ 二 [2' -(5' -R-噻吩基)]对苯二甲酸与草酰氯反应得到2，5_ 二 [2' -(5' -R-噻吩基)]对苯二甲酸的酰氯化合物；将2，5_ 二 [2' -(5' -R-噻吩基)]对笨二甲酸的酰氯化合物在Lewis酸的作用 下发生分子内成环反应得到梯形共轭二酮分子；利用Knoevenagel缩合反应将梯形共轭二酮分子与丙二氰反应最终制得有机半导体材料，通过真空升华的方法得到纯品。本发明还提供一种有机半导体材料，由具有上述技术方案所述的化合物构成。本发明制备的有机半导体材料，可以对其进行电化学性质测试和热稳定性测试等。电化学性质测试可以按照如下方法进行。电化学性质测试优选在CHI660a电化学工作站上进行测试，有机溶剂为无水 乙腈，支持电解质为四丁基六氟膦酸胺，浓度优选为0. lmol/L,工作电极优选为圆形 钼片。将有机半导体材料真空沉积到钼片上，钼丝为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为 参比电极，扫描速度为100mV/S，电位用二茂铁进行标定，LUMO能级的计算公式为
<formula>formula see original document page 6</formula>对于本发明制备的有机半导体材料，热稳定性测试可以按照如下方法进行。将有 机半导体材料在Perkin-Elmer TGA 7热失重分析仪上进行热稳定性测试，加热速率优选为 10°C每分钟，氮气流速优选为20毫升每分钟。本发明还提供一种有机薄膜晶体管，电荷传输层为上述技术方案所述的有机半导 体材料。所述电荷传输层厚度优选为20 60nm，更优选为30 50nm。所述电荷传输层优选由真空沉积的方法制备。 所述真空沉积的真空度优选为(3. 2 8. 8) X 10_4Pa ；所述真空沉积的沉积速率优 选为0.1 ~ 20 A/s，更优选为0.1 ~ 10 A/s。本发明涉及的有机薄膜晶体管的结构示意图如图1所示。图1中1为基底；2为 栅极；3为介电层；4为修饰层；5为电荷传输层，电荷传输层5为本发明制备的有机半导体 材料；6代表源金属电极；7代表漏金属电极。按照本发明，以重掺杂的η型硅片为基底1和栅极2，其上覆盖有300nm厚的二氧 化硅作为介电层3，电容为lOnF/cm2，二氧化硅介电层3可以用十八烷基三氯硅烷修饰或在 其上真空沉积约2nm厚的六联苯，本发明制备的有机半导体材料真空沉积到上述修饰过的 二氧化硅介电层3上作为电荷传输层4，真空度优选为(4. 2 6. 8) X IO-4Pa,沉积速率优选 为0.1 ~ 10 Α/s，电荷传输层4的厚度优选为20 60nm，更优选为30 50nm，优选用晶振 片测定，沉积过程中基底由温控的铜块来加热，以实现不同的基底温度，40nm厚的金作为源 金属电极6和漏金属电极7，源金属电极6和漏金属电极7经掩模板蒸发沉积到有机半导体 层上，制备的器件的导电沟道宽长比优选为30。有机薄膜晶体管的电学性质的测试优选采用由两套Keithley 236仪器同步测量 的方法。为了表征有机半导体材料的迁移率，优选利用原子力显微镜和薄膜X射线衍射仪 对有机薄膜晶体管的薄膜的形貌和微观结构进行测定。为了进一步了解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行 描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权 利要求的限制。实施例1在氩气气氛下，向500毫升的Schlenck反应瓶中加入二乙基2，5-二溴对苯二甲酸酯(5. 60克，14. 7毫摩尔)，5-己基-2-三丁基锡基噻吩(15. 5克，33. 9毫摩尔)，四 (三苯基膦)合钯(330毫克，0. 285毫摩尔)和250毫升的无水N，N-二甲基甲酰胺(简称 DMF)。在避光条件下，在90°C下搅拌36小时。然后将反应混合液冷却到室温，加入1升水， 分液处理，获得的水层用二氯甲烷萃取三次，每次50毫升。合并有机相，用饱和食盐水萃 取两次，每次100毫升，用无水硫酸镁干燥有机相。将溶剂旋干后，反应混合物经过硅胶柱 分离，淋洗液为石油醚和二氯甲烷的混合溶剂(体积比为2 1)，最终得到二乙基2，5_双 [2' -(5' - 二己基噻吩基)]对苯二甲酸酯7. 42克，产率为91.0%。反应式如下
<formula>formula see original document page 7</formula>其中，R为己基。核磁共振氢谱表征结果=1HNMR(CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 7. 73 (s，2Η)，6. 88 (d，J =3. 6Ηζ，2Η)，6· 73 (d, J = 3. 3Ηζ，2Η)，4· 23 (q, J = 7. 2Ηζ，4Η)，2· 82 (t, J = 7. 5Ηζ，4Η)， 1. 72-1. 68 (m, 4Η)，1. 39-1. 31(m，8H)，1. 18 (t, J = 7. 2Hz，6H)，0. 90 (t, J = 7. 0Hz，6H)。实施例2向配有球形冷凝管的500毫升三口瓶中加入实施例1中制备的二乙基2，5_双 [2' -(5' - 二己基噻吩基)]对苯二甲酸酯(7.1克，12. 8毫摩尔)，氢氧化钾(2. 87克， 51. 2毫摩尔)，360毫升乙醇和47毫升水，反应混合液加热回流过夜。反应结束后，在减压 条件下将反应溶剂浓缩至一半，加入200毫升水，然后滴加浓度为3摩尔每升的盐酸至无沉 淀生成。将沉淀过滤，真空干燥，即得到2，5_双[2' -(5' - 二己基噻吩基)]-1，4_对苯 二甲酸6. 21克，产率为97. 3%。反应式如下
<formula>formula see original document page 7</formula>其中，R为己基。核磁共振氢谱表征结果=1HNMR (DMS0-d6, 300MHz) δ (ppm) 13. 78 (b，2H)，7. 05 (d， J = 3. 6Hz，2H)，6. 85(d，J = 3. 6Hz，2H)，2. 81 (t，J = 7. 5Hz，4H)，1. 66-1. 61 (m，4H)， 1. 31-1. 29(m，8H)，0. 87 (t, J = 6. 6Hz，6H)。实施例3在氩气气氛下，在500毫升的Schlenck反应瓶中加入实施例2中制备的2，5_双 [2' -(5' - 二己基噻吩基)]对苯二酸(4克，8. 02毫摩尔)，草酰氯(10. 75克，84. 7毫摩 尔)，200毫升无水二氯甲烷和1毫升无水N，N- 二甲基甲酰胺。反应混合液在室温搅拌12 个小时后，减压蒸掉溶剂，即得到2，5_双[2' -(5' - 二己基噻吩基)]对苯二甲酸酰氯。反应式如下
<formula>formula see original document page 8</formula>其中，R为己基。实施例4在氩气气氛下，向配有恒压滴液漏斗的500毫升的Schlenck反应瓶中加入无水三 氯化铝(3. 21克，24. 07毫摩尔)和100毫升无水二氯甲烷。向恒压滴液漏斗中加入实施 例3中制备的2，5-双[2‘ -(5' - 二己基噻吩基)]对苯二甲酸酰氯(4. 55克，8. 49毫摩 尔)，225毫升的无水二氯甲烷，并在0°C下缓慢滴加入反应瓶中，搅拌20分钟后，升至室温 继续搅拌3小时。反应混合液倒入冰水与浓度为1摩尔每升的盐酸的混合液中，用二氯甲 烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥。将溶剂旋干后，反应混合物经过硅胶柱分离，淋洗液为 石油醚和二氯甲烷的混合溶剂(体积比为3 1)，最终得到2，7_ 二己基-S-引达省并[1， 2-b :5,6-b' ] 二噻吩-4，9-二酮3.52克(产率89.8% )。反应式如下<formula>formula see original document page 8</formula>其中，R为己基。核磁共振氢谱表征结果=1HNMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 7. 11 (s，2H)，6. 79 (s， 2H)，2· 78(t, J = 7. 5Hz，4H)，1. 70-1. 63(m，4H)，1. 40-1. 28(m，8H)，0· 90(t, J = 6. 9Hz，6H)。 IR(KBr) :v = I7I4CnT1 (羰基)。实施例5在氩气气氛下，向250毫升的Schlenck反应瓶中加入实施例4中制备的2，7_ 二 己基-S-引达省并[1,2-b :5，6-b' ] 二噻吩-4，9-二酮(1.00克，2. 16毫摩尔)，丙二腈 (0.428克，6. 48毫摩尔)和150毫升无水二氯甲烷。向反应瓶中依次滴加入四氯化钛(1.5 毫升，13. 5毫摩尔)和10毫升无水吡啶。反应混合物在室温搅拌过夜，40毫升浓度为4摩 尔每升的盐酸加入到反应瓶中，有沉淀产生。将沉淀过滤，并用无水氯苯进行抽提。粗产品 经过真空升华后得到纯的2，2' _(2，7_ 二己基-S-引达省并[l，2-b:5，6-b' ] 二噻吩_4， 9- 二亚甲基)二丙二腈0. 91克(产率75. 3% )。反应式如下<formula>formula see original document page 9</formula>其中，R为己基。核磁共振氢谱表征结果=1HNMR(C2D2Cl4,400MHz, 80 0C ) δ (ppm) 7. 80 (s，2Η)， 7. 23(s,2H) ,2. 82 (t, J = 7. 6Hz，4H)，1. 73-1. 69 (m，4H)，1. 43-1. 32 (m，12H)，0. 91 (t，J = 7. 0Hz，6H)。元素分析测试结果(C34H30N4S2 :C，73. 08 ；H, 5. 41 ；N, 10. 03)测得C，73. 42 ； H，5. 37 ；N, 9. 86 ；红外光谱表征结果 IR(KBr) :v = 2226CHT1 (氰基)。图2为本实施例中2，2' -(2，7_ 二己基-S-引达省并[l，2_b :5，6_b' ] 二噻 吩_4，9- 二亚甲基)二丙二腈的循环伏安图，从中可计算出LUMO能级为-4. 07eV。图3为本实施例中2，2' -(2，7_ 二己基-S-引达省并[l，2_b :5，6_b' ] 二噻 吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈的热失重图。实施例1 5是R为己基时，有机半导体材料2，2' _(2，7_ 二己基引达省并 [l，2-b:5，6-b' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙二腈的制备过程。对于R为其他烷基，例 如为其他直链烷基或环己烷基时，上述制备方法同样适用。实施例6 7以制备的2，2' -(2，7_ 二己基-s_引达省并[1，2_b :5，6_b‘ ]二 噻吩_4，9- 二亚甲基)二丙二腈为电荷传输层制备有机薄膜晶体管。实施例6以重掺杂的η型硅片为基底和栅极，其上覆盖有300nm厚的二氧化硅介电层，电 容为lOnF/cm2，二氧化硅介电层用十八烷基三氯硅烷修饰，基底温度设定为80°C，在真空 度为(4.2 6.8)X10_4Pa，沉积速率为0.1 ~ 10 A/s,蒸镀约为40nm (晶振片测定)的2， 2' -(2，7_ 二己基-S-引达省并[l，2-b :5，6-b' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙二腈有机 半导体层。然后，40nm厚的金作为源金属电极、漏金属电极经掩模板蒸发沉积到2，2' -(2， 7-二己基-S-引达省并[l，2-b :5，6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈有机半导体 层上，制备的器件的导电沟道宽长比为30。在室温下，对本实施例中制备的有机薄膜晶体管真空条件下进行电学性质的测 试，由两套Keithley 236仪器同步测量，如图4所示，为本实施例中2，2 ‘ _(2，7_ 二己 基-S-引达省并[l，2-b:5，6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈蒸镀在由十八烷基 三氯硅烷修饰的二氧化硅介电层上的有机薄膜晶体管的转移特性曲线，从中可计算出本实 施例中有机半导体材料的场致电子迁移率为0. 22cm2/V-s,电流开关比为1 X IO4,阈值电压 Vt 为 33V。图5为本实施例中蒸镀在十八烷基三氯硅烷修饰的二氧化硅介电层上的2， 2' -(2，7_ 二己基-S-引达省并[l，2-b :5，6-b' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙二腈的 原子力显微镜图像，薄膜由高度结晶的条状晶粒组成，晶粒间结合紧密。图6为本实施例中蒸镀在十八烷基三氯硅烷修饰的二氧化硅介电层上的2，2' _(2，7_ 二己基-S-引达省并[l，2-b :5，6-b' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙二腈的X 射线衍射图，显示出高达五级的衍射峰，表明薄膜具有高度有序的结晶性，且薄膜具有典型的层状结构，从而充分体现本发明提供的有机半导体材料具有高迁移率特征。实施例7以重掺杂的η型硅片为基底和栅极，其上覆盖有300nm厚的二氧化硅介电层，电容为lOnF/cm2。在真空度为(4. 2 6. 8) X 10_4Pa，沉积速率为0.1 A/s,基底温度设定为 180°C，蒸镀约为2nm(晶振片测定)的六联苯修饰层，然后将基底温度设定为80°C，蒸镀约 为40nm(晶振片测定)的2，2' -(2，7-二己基-S-引达省并[1，2_b :5，6_b‘ ] 二噻吩_4， 9-二亚甲基)二丙二腈有机半导体层。然后，40nm厚的金作为源、漏电极经掩模板蒸发沉 积到2，2' _(2，7_ 二己基-S-引达省并[l，2-b :5，6-b' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙 二腈有机半导体层上，制备的器件的导电沟道宽长比为30。在室温下，空气条件下对本实施例中制备的有机薄膜晶体管真空条件下进行电学 性质的测试，由两套Keithley 236仪器同步测量，如图7所示，为本实施例中的2，2' -(2， 7-二己基-S-引达省并[l，2-b :5，6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈蒸镀在由六 联苯修饰的二氧化硅介电层上的有机薄膜晶体管的转移特性曲线，从中可计算出本实施例 中有机半导体材料的场致电子迁移率为0. 33cm2/V. s,电流开关比为1 X IO4,阈值电压Vt为 5V0图8为本实施例中蒸镀在六联苯修饰的基底上的2，2' _(2，7_二己基-S-引达省 并[l，2-b :5,6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈的原子力显微镜图像，薄膜具有高 度的结晶性，呈现出层状生长的特征，从而充分体现本发明提供的有机半导体材料具有高 迁移率特征。实施例8按照实施例6的有机薄膜晶体管器件的制备条件，采用有机半导体层为2， 2' _(2，7_ 二辛基-S-引达省并[l，2-b :5，6-b' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙二腈(即 R为正辛基)，制备了相应的有机薄膜晶体管，通过2，2' _(2，7_ 二辛基-S-引达省并[1， 2-b :5,6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈蒸镀在由十八烷基三氯硅烷修饰的二氧 化硅介电层上的有机薄膜晶体管的转移特性曲线，得到本实施例中有机半导体材料的场致 电子迁移率为0. 17cm2/V · s。实施例9按照实施例7的有机薄膜晶体管器件的制备条件，采用有机半导体层为2， 2' _(2，7_ 二辛基-S-引达省并[l，2-b :5，6-b' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙二腈(即 R为正辛基)，制备了相应的有机薄膜晶体管，通过2，2' _(2，7_ 二辛基-S-引达省并[1， 2-b :5,6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈蒸镀在由六联苯修饰的二氧化硅介电层 上的有机薄膜晶体管的转移特性曲线，得到本实施例中有机半导体材料的场致电子迁移率 为 0. 24cm2/V · s。实施例10按照实施例6的有机薄膜晶体管器件的制备条件，采用有机半导体层为2， 2' _(2，7_ 二全氟代正己基-S-引达省并[l，2-b :5，6-b' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙 二腈(即R为全氟代正己基)，制备了相应的有机薄膜晶体管，通过2，2' _(2，7_ 二全氟代 正己基-S-引达省并[l，2-b:5，6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈蒸镀在由十八 烷基三氯硅烷修饰的二氧化硅介电层上的有机薄膜晶体管的转移特性曲线，得到本实施例中有机半导体材料的场致电子迁移率为0. 20cm2/v · S。实施例11按照实施例7的有机薄膜晶体管器件的制备条件，采用有机半导体层为2， 2' -(2，7-二全氟代正己基-8-引达省并[1，2-13:5，6-13' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二 丙二腈(即R为全氟代正己基)，制备了相应的有机薄膜晶体管，通过2，2' _(2，7_ 二全氟 代正己基-S-引达省并[l，2-b:5，6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈蒸镀在由六 联苯修饰的二氧化硅介电层上的有机薄膜晶体管的转移特性曲线，得到本实施例中有机半 导体材料的场致电子迁移率为0. 30cm2/V · s。实施例12按照实施例6的有机薄膜晶体管器件的制备条件，采用有机半导体层为2， 2' -(2，7-二环己基-8-引达省并[1，2-13:5，6-13' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙二腈 (即R为环己基)，制备了相应的有机薄膜晶体管，通过2，2' -(2，7- 二环己基-S-引达省 并[l，2-b :5,6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈蒸镀在由十八烷基三氯硅烷修饰 的二氧化硅介电层上的有机薄膜晶体管的转移特性曲线，得到本实施例中有机半导体材料 的场致电子迁移率为0. 17cm2/V · s。实施例13按照实施例7的有机薄膜晶体管器件的制备条件，采用有机半导体层为2， 2' -(2，7-二环己基-8-引达省并[1，2-13:5，6-13' ] 二噻吩_4，9-二亚甲基)二丙二腈 (即R为环己基)，制备了相应的有机薄膜晶体管，通过2，2' -(2，7- 二环己基-S-引达省 并[l，2-b:5，6-b' ] 二噻吩-4，9-二亚甲基)二丙二腈蒸镀在由六联苯修饰的二氧化硅 介电层上的有机薄膜晶体管的转移特性曲线，得到本实施例中有机半导体材料的场致电子 迁移率为0. 28cm2/V · s。从以上实施例可以看出，本发明提供的有机半导体材料具有较高的电子迁移率。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
权利要求
一种式(I)化合物其中，R为烷基。FSA00000025451800011.tif
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述烷基为直链烷基或环己烷基。
3.根据权利要求2所述的化合物，其特征在于，所述直链烷基为多氟代直链烷基或 C4 C18的直链烷基。
4.根据权利要求3所述的化合物，其特征在于，所述C4 C18的直链烷基为己基。
5.根据权利要求3所述的化合物，其特征在于，所述多氟代直链烷基为C4 C18的多氟 代直链烷基。
6.一种有机半导体材料，其特征在于，由权利要求1 5任一项所述的化合物构成。
7.一种有机薄膜晶体管，其特征在于，电荷传输层为权利要求6所述的有机半导体材料。
8.根据权利要求7所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述电荷传输层厚度为20 60nmo
9.根据权利要求7所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述电荷传输层由真空沉积的方 法制备。
10.根据权利要求9所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述真空沉积的沉积速率为 0. 1-20 A/s。
全文摘要
本发明实施例公开了一种化合物，选择含有硫原子的平面刚性梯形分子s-引达省并[1，2-b5，6-b′]二噻吩为核，借助π电子云的相互重叠及硫原子间的弱相互作用实现分子间的强相互作用；在梯形核的径向引入强吸电子的二氰乙烯基以降低分子的最高未被占分子轨道能级同时拓展分子在径向的共轭程度，以实现电子的有效注入和传输；在梯形核的末端引入烷基以提高分子在成膜过程中的自组织能力，实现高有序薄膜，从而应用于有机薄膜晶体管中。实验表明，利用本发明提供的化合物构成的有机半导体材料的电子迁移率为0.33cm2/V.s，比现有技术提供的有机半导体材料的电子迁移率有很大提高。
文档编号H01L51/05GK101798310SQ20101011817
公开日2010年8月11日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者田洪坤, 耿延候 申请人:中国科学院长春应用化学研究所