专利名称：一类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机半导体材料，更具体的涉及一类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料。本发明还涉及一类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料的制备方法及其应用。
背景技术：
利用廉价材料制备低成本、高效能的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难点。目前用于地面的硅太阳能电池由于生产工艺复杂、成本高，使其应用受到限制。为了降低成本，拓展应用范围，长期以来人们一直在寻找新型的太阳能电池材料。聚合物太阳能电池因为原料价格低廉、质量轻、柔性、生产工艺简单、可用涂布、印刷等方式大面积制备等优点而备受关注，如果能够将其能量转化效率提高到接近商品硅太阳能电池的水平， 其市场前景将是非常巨大的。自1992年N. S. Sariciftci等在SCIENCE(N. SSariciffci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, et al. Science, 1992,258,1474)上报道共轭聚合物与 C6tl 之间的光诱导电子转移现象后，人们在聚合物太阳能电池方面投入了大量研究，并取得了飞速的发展。目前，聚合物太阳能电池的研究主要集中于给体、受体共混体系，采用PTB7 与PC71BM共混体系的能量转化效率已经达到7. 4% (Y.Liang et al.，Adv. Mater. ；DOI 10. 1002/adma. 200903528)，但是仍比无机太阳能电池的转换效率低得多，限制性能提高的主要制约因素有有机半导体器件相对较低的载流子迁移率，器件的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配，高光子通量的红光区没有被有效利用以及载流子的电极收集效率低等。为了使聚合物太阳能电池得到实际的应用，开发新型的材料，大幅度提高其能量转换效率仍是这一研究领域的首要任务。萘四羧酸二酰亚胺单元作为一种具有强吸电子能力的优良受体单元，在光电材料中的应用非常广泛。萘四羧酸二酰亚胺化合物含有大的平面共轭体系和良好的分子共平面性，分子间大η键的相互作用很强。含有萘酰亚胺单元的聚合物具有高的电子和空穴传输性质，优异的电化学还原性质等等。并且萘酰亚胺单元具有较强的可修饰性，可以利用简便的方法引入烷基链提高溶解度，因此在光电材料中有着广泛的应用。氮-烷基双噻吩[3，2_b:2'，3' -d]吡咯具有完全平面的晶体结构------它的
结构单元中的两个噻吩环在同一个平面上。这种结构可以有效延长聚合物的共轭性能，降低聚合物的带宽。并且这种共平面结构使得载流子在两个主链之间转移变得更加容易，从而增加了载流子迁移率。所以基于以上的性质，氮-烷基双噻吩[3，2-b:2' ,3' -d]吡咯结构单元的聚合物在有机太阳能电池方面有着非常广泛的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料。本发明的目的还在于提供一类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料的制备方法，以及该有机半导体材料在聚合物太阳能电池，有机电致发光，有机场效应晶体管，有机光存储，有机非线性材料和有机激光等领域中的应用。本发明所述的一类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料具有以下结构
权利要求
1.-类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料，具有以下结构式(I)
2. 一类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 无氧环境中，催化剂和第一有机溶剂存在条件下，将2，6-双三甲基锡-氮-烷基双噻吩[3，2-b:2' ,3' _d]吡咯、2，6-二溴-氮-烷基双噻吩[3，2-b ,3' _d]吡咯和 N， N’ - 二-取代-2，6-二溴-1，4，5，8-萘四羧酸二酰亚胺按摩尔比为m ρ q于温度为 60 132°C下，进行Mille偶合反应M 72小时后，得到所述一类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料； 其反应式如下
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为有机钯或有机钯与有机膦配体的混合物；所述催化剂的添加量按摩尔比占总物质摩尔量的0. 05% 50%。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述有机钯为Pd2(dba)3、Pd(PPh3)4 或Pd (PPh3)2Cl2中的至少一种；所述有机膦配体为P (o-Tol) 3。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述有机钯和有机膦配体的混摩尔比为1 2 20。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一有机溶剂为四氢呋喃、乙二醇二甲醚、苯、氯苯或甲苯中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还包括N，N’- 二-取代-2，6-二溴-1，4，5，8-萘四羧酸二酰亚胺的制备，制备步骤如下 无氧环境中，将结构
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还包括2，6-双三甲基锡-氮-烷基双噻吩[3，2-b 2' ,3' -d]吡咯的制备，制备步骤如下无氧环境中，-78°c下，将叔丁基里或正丁基锂滴加到含化合物
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还包括2，6-二溴-氮-烷基双噻吩 [3,2-b 2' ,3' -d]吡咯的制备，制备步骤如下无氧环境中，0°c 30°C下，将N-溴代丁二酰亚胺添加到化合物
10.一种如权利要求1所述的一类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料在聚合物太阳能电池，有机电致发光，有机场效应晶体管，有机光存储，有机非线性材料和有机激光等领域中的应用。
全文摘要
本发明属于光电子材料领域，其公开了一种一类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料，其具有以下结构式(I)，x+y＝2；x≥1，0＜y＜1；1＜n≤100；R1为C1～C20的烷基；R2为C1～C20的烷基、苯基、C1～C20的烷基或C1～C20的烷氧基单取代或多取代的苯基。本发明还提供一类萘四羧酸二酰亚胺有机半导体材料的制备方法及其应用。该有机半导体材料通过二噻吩吡咯单元和萘四羧酸二酰亚胺单元聚合而成，增加了该有机半导体材料的载流子迁移率，扩宽了光谱响应，具有良好的载流子传输性质、电化学还原性质，以及可利用简便的方法引入烷基链提高溶解度。该有机半导体材料的制备工艺简单，易于操作和控制，适合于工业化生产。
文档编号H01L51/46GK102344553SQ20101024391
公开日2012年2月8日 申请日期2010年8月3日 优先权日2010年8月3日
发明者周明杰, 许二建, 黄杰 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司