专利名称：半导体聚合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含基于苯并二呋喃、苯并二吡咯或苯并二噻吩的重复单元的新型聚合物、单体及它们的制备方法，它们在有机电子(OE)器件、尤其是有机光伏(OPV)器件中作为半导体的用途，以及涉及包含这些聚合物的OE和OPV器件。发明背景·近年来存在着对于半导体聚合物用于电子应用的增长的兴趣。一个特别重要的领·域是有机光伏器件(OPV)。已经发现了聚合物在OPV中的用途，因为它们容许通过溶液加工技术如旋转铸模、浸溃涂覆或喷墨印刷来制造器件。与用于制造无机薄膜器件的蒸发技术相比，溶液加工可以更廉价且更大规模地进行。目前，基于聚合物的光伏器件达到最高直至7%的效率。仍存在着对于易于合成(尤其是通过适于大规模生产的方法)、显示良好的结构组织和成膜性质、显示出良好的电子性质(尤其是高载流子迁移率)、良好的加工性(尤其是在有机溶剂中的高溶解性)以及在空气中的高稳定性的有机半导体(OSC)材料的需求。尤其是对于在OPV电池中的用途，存在着对于具有低带隙的OSC材料的需求，其使得能够通过光活化层产生改善的光捕获且可以导致较高的电池效率。本发明的目的是提供用作有机半导体材料的化合物，其不具有如上所述的现有技术材料的缺陷，易于合成，尤其是通过适于大规模生产的方法合成且尤其显示出良好的加工性、高稳定性，在有机溶剂中良好的溶解性，高载流子迁移率和低带隙。本发明的另一个目的是扩展专业人员可获得的OSC材料的可选择范围。本发明的其它目的对专业人员将由以下详细说明而立即变得明显。本发明的发明人已经发现这些目的可通过提供基于3，7-二芳基-苯并[l,2-b;4, 5-b / ] 二呋喃-2，6-二酮或 3，7_ 二芳基-苯并[l，2-b;4，5-b ' ] 二吡
咯-2，6- 二酮核的共轭半导体聚合物来实现
权利要求
1.包含一种或多种相同或不同的式I重复单元的聚合物
2.包含一种或多种重复单元的聚合物，所述重复单元含有如权利要求1中定义的式I 单元和/或含有一个或多个选自任选取代的芳基和杂芳基单元的单元，其中聚合物中至少一个重复单元含有至少一个如权利要求1中定义的式I单元。
3.根据权利要求1或2的聚合物，其选自式I1-[(Ar1-U-Ar2)x-(Ar3)yJn-1I其中U每次出现时相同或不同地是如权利要求1中定义的式I单元，Ar1、Ar2、Ar3每次出现时相同或不同地并且彼此独立地是任选取代的芳基或杂芳基，Y1和Y2彼此独立地是H、F、Cl或CN，X每次出现时相同或不同地为0、1或2，其中在至少一个重复单元，即在至少一个单元-[(Ar1-U-Ar2)x-(Ar3)y]_ 中，χ 为 I,Y每次出现时相同或不同地为O、I或2， η为>1的整数。
4.根据权利要求1一 3的一项或多项的聚合物，其选自式IIaR2-[ (Ar1-U-Ar2) x- (Ar3) y]n-R3 IIa其中U、Ar1' η、χ和y具有权利要求2的含义，和R2和R3彼此独立地具有权利要求1中R1的含义之一，或者表示H、-CH2CU-CH0、-CH=C H2、-SiR' R" R" '、-SnR' R" R" '、-BR' R"、-B(0R' ) (OR" )、_B(OH)2*P_Sp，其中P 和Sp如上定义，并且R'、R"和R"'彼此独立地具有权利要求1中R°的含义之一，以及 R'、R"和R"'中的两个也可以与它们连接的杂原子一起形成环。
5.根据权利要求2— 4的一项或多项的聚合物，其中芳基或杂芳基单元，或者式II或 IIa中的单元Ar1和Ar2彼此独立地选自1，4-亚苯基、噻吩-2，5- 二基、噻唑_2，5- 二基、 硒吩_2，5- 二基、呋喃-2，5- 二基、噻吩并[3，2-b]噻吩-2，5- 二基、噻吩并[2，3_b]噻吩-2，5- 二基、硒吩并[3，2-b]硒吩-2，5- 二基、硒吩并[2，3_b]硒吩-2，5- 二基、硒吩并 [3，2-b]噻吩-2，5- 二基，和硒吩并[2，3-b]噻吩-2，5- 二基，所有这些是未取代的或者被如权利要求1中定义的R或Rl单或多取代的。
6.根据权利要求2— 5的一项或多项的聚合物，其中芳基或杂芳基单元，或者式 II或IIa中的单元Ar3每次出现时相同或不同地选自1，4-亚苯基、噻吩-2，5-二基、 硒吩-2，5- 二基、噻吩并[3，2-b]噻吩-2，5- 二基、噻吩并[2，3-b]噻吩-2，5- 二基、 硒吩并[3，2-b]硒吩-2，5- 二基、硒吩并[2，3-b]硒吩-2，5- 二基、硒吩并[3，2-b]噻吩-2，5- 二基、硒吩并[2，3-b]噻吩-2，5- 二基、苯并[I, 2-b:4, 5_b' ] 二噻吩-2，6- 二基、2，2-二噻吩、2，2-二硒吩、二噻吩并[3，2-b:2' ,3' -d]硅杂环戊二烯-5，5-二基、 4H-环戊[2，l-b:3，4-b' ] 二噻吩-2，6-二基、咔唑-2，7-二基、芴-2，7-二基、引达省并 [l，2-b:5，6-b' ] 二噻吩-2，7-二基、苯并[I"，2" :4，5;4"，5" ' ,5']双(硅杂环戊二烯并[3，2-b:3'，2' -b']噻吩)-2，7_ 二基、菲并[1，10，9，8-c，d，e，f，g]咔唑-2，7-二基、苯并[2，1,3]噻二唑-4，7-二基、苯并[2，1,3]硒二唑_4，7-二基、苯并 [2，I, 3]噁二唑-4，7- 二基、2H-苯并三唑-4，7- 二基、3，4- 二氟噻吩_2，5- 二基、噻吩并[3，4-b]吡嗪-2，5- 二基、喹喔啉-5，8- 二基、噻吩并[3，4_b]噻吩-4，6- 二基、噻吩并 [3，4-b]噻吩-6，4- 二基、3，6- 二噻吩-2-基-吡咯并[3，4_c]吡咯-1，4- 二酮，和[1，3] 噻唑并[5，4-d] [I, 3]噻唑-2，5-二基，所有这些是未取代的或者被如权利要求1中定义的 R或R1单或多取代。
7.根据权利要求1一 6的一项或多项的聚合物，其中R选自具有I 一 30个C原子的伯的烷基或烷氧基、具有3 — 30个C原子的仲的烷基或烷氧基、具有4 一 30个C原子的叔的烷基或烷氧基，其中在所有这些基团中一个或多个H原子任选地被F代替，或者R选自任选地烷基化或烷氧基化并且具有4 - 30个环原子的芳基、芳氧基、杂芳基或杂芳氧基。
8.混合物或共混物，其包含一种或多种根据权利要求1一 7的一项或多项的聚合物和一种或多种具有半导体、电荷传输、空穴/电子传输、空穴/电子阻断、导电、光导或发光性质的化合物或聚合物。
9.包含一种或多种根据权利要求1一 8的一项或多项的聚合物、混合物或共混物，和一种或多种溶剂的组合物，所述溶剂优选选自有机溶剂。
10.根据权利要求1一 9的一项或多项的聚合物、混合物、共混物或组合物在光学、电光学、电子、电致发光或光致发光组件或器件中作为电荷传输、半导体、导电、光导或发光材料的用途。
11.包含一种或多种根据权利要求1一 9的一项或多项的聚合物、混合物、共混物或组合物的光学、电光学或电子组件或器件。
12.根据权利要求11的组件或器件，其特征在于，其选自有机场效应晶体管(OFET)、薄膜晶体管(TFT)、集成电路(1C)、逻辑电路、电容器、射频识别(RFID)标签、器件或组件、有机发光二极管(OLED)、有机发光晶体管(OLET)、平板显示器、显示器背光灯、有机光伏器件 (OPV)、太阳能电池、激光二极管、光导体、光检测器、电子照相器件、电子照相记录器件、有机记忆器件、感应器件、电荷注入层、聚合物发光二极管(PLED)中的电荷传输层或夹层、肖特基二极管、平坦化层、抗静电膜、聚合物电解质膜(PEM)、导电基材、导电图案、电池中的电极材料、配向层、生物传感器、生物芯片、安全标记、安全器件、以及用于检测和区别DNA序列的组件或器件。
13.根据权利要求11或12的组件或器件，其为OFET或体异质结OPV器件。
14.式Ia的单体R2-U-R3 Ia其中U是如权利要求1、2或7中定义的式I单元，并且R2和R3具有权利要求3中给出的含义。
15.通过以下方式制备根据权利要求1一 7的一项或多项的聚合物的方法将一种或多种根据权利要求14的单体彼此和/或与一种或多种下式的单体在芳基-芳基偶联反应中偶联，R2-Ar3-R3其中R2、R3和Ar3如权利要求3或6中定义。
全文摘要
本发明涉及包含基于苯并二呋喃、苯并二吡咯或苯并二噻吩的重复单元的新型聚合物、单体及它们的制备方法，它们在有机电子(OE)器件、尤其是有机光伏(OPV)器件中作为半导体的用途，以及涉及包含这些聚合物的OE和OPV器件。
文档编号C08G61/12GK103025788SQ201180033758
公开日2013年4月3日 申请日期2011年6月14日 优先权日2010年7月9日
发明者N·布劳因, S·蒂尔奈, W·米切尔, M·卡拉斯克-奥拉斯克, F·E·迈耶 申请人:默克专利股份有限公司