专利名称：用作半导体的具有核壳结构的新型大分子化合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有核壳结构的新型大分子化合物及其在电子元件中的应用。在过去的15年中，随着有机导电和半导体化合物的发现，分子电子学领域发展迅 速。在这段时间内发现了许多具有半导体或光电性质的化合物。一般认为，分子电子器件 不会代替传统的硅基半导体集成模块。相反，人们预计分子电子元件将会开启新的应用领 域，在该应用中要求适于大面积涂覆、具有结构柔性、低温可加工性和低成本。目前正开发 半导体有机化合物以用于如场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)、传感器和光电 元件的应用领域。将OFET简单地结构化并集成到集成有机半导体电路中为智能卡或价 格显示器提供了廉价的解决方案，而这是利用硅技术迄今为止无法实现的，因为硅集成模 块价格高且缺乏柔性。OFET同样可用作大面积柔性基体显示器中的开关元件。例如，在 H. Klauk(编辑)，Organic Electronics, Materials, Manufacturing and Applications, Wiley-VCH 2006中综述了有机半导体、集成半导体电路及其应用。场效应晶体管是一种三电极元件，其中两个电极(即“源极”和“漏极”)间的薄导 电沟道的电导率由第三电极(即“门极”)控制，该第三电极通过薄绝缘层与导电沟道隔开。 场效应晶体管最重要的特性是其载流子的迁移率，所述迁移率从根本上决定了晶体管的开 关速度以及开启和闭合状态下的电流比，即“开/关比”。迄今为止已有两大类化合物用于有机场效应晶体管中。这两类化合物都具有扩大 的共轭单元，并根据分子量和结构分为共轭聚合物和共轭低聚物。低聚物通常具有相同的分子结构且低于10000道尔顿的分子量。聚合物通常含有 具有相同重复单元的链，并具有分子量分布。然而，在低聚物和聚合物之间存在流体转变。低聚物和聚合物之间的区别经常反映在如下方面在这些化合物的加工过程中存 在本质的不同。低聚物通常可气化并通过气相沉积工艺施加到基底上。术语聚合物通常用 来指那些不再能气化(与其分子结构无关)因此只能用其他方法施加的化合物。在聚合物 的情况下，通常寻求的是可溶于液体介质例如有机溶剂，然后能通过适当的施加方法施加 的化合物。应用非常广泛的施加方法例如为旋涂。特别合适的方法是通过喷墨工艺施加半 导体化合物。在该工艺中，将半导体化合物的溶液以非常细的液滴形式施加到基底上并干 燥。该工艺能在施加过程中进行结构化。半导体化合物的这种施加工艺已在例如Nature， 第401卷，第685页中加以描述了。—般认为湿法化学工艺在以简单的方式获得廉价的有机集成半导体电路方面具 有更大的潜力。制备高品质有机半导体电路的重要先决条件是化合物具有极高的纯度。在半导体 中，有序化现象起着很大的作用。对化合物规整排列的阻碍以及明显的晶界的形成会导致 半导体性能急剧下降，从而使得用不具有极高纯度的化合物构造的有机半导体电路通常无 法使用。例如，残留的杂质能将电荷注入半导体化合物中(“掺杂”)，从而降低了开/关比 或者起到电荷捕获阱的作用，因而显著降低了迁移率。此外，杂质能引发半导体化合物与氧 的反应，具有氧化作用的杂质能氧化半导体化合物并因此缩短了可能的贮存、加工和运行 时间。
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通常对纯度的要求是如此之高，以至于一般不能通过已知的聚合物-化学工艺 (如清洗、再沉淀和萃取)获得。另一方面，作为具有相同化学结构且通常是挥发性的化合 物，低聚物能够通过升华或层析法相对简单地加以提纯。半导体聚合物的一些重要代表描述如下。在其为聚芴和芴共聚物的情况下，例如 已获得聚(9，9-二辛基芴-共聚-二噻吩)(I) (Science，2000，第290卷，第2123页)的电 荷迁移率(下文也简称为迁移率)最高为0. 02cm2/Vs
(I)而在其为区域规整的聚(3-己基噻吩-2，5- 二基)(II)的情况下，已获得其迁移 率最高为 0. lcm2/Vs (Science, 1998，第 280 卷，第 1741 页)
(II)聚芴、聚芴共聚物和聚(3-己基噻吩-2，5-二基)与几乎所有的长链聚合物类似， 在从溶液施加后能形成良好的薄膜，因而易于加工。但是，作为具有分子量分布的高分子量 聚合物，它们不能通过真空升华提纯，并且很难通过层析法处理。低聚半导体化合物的重要代表例如为低聚噻吩，特别是式(III)所示的具有端烷 基的那些
R
η = 4-6
Rx = H,烷基，烷氧基
(III)和并五苯(IV)
权利要求
具有核 壳结构的大分子化合物，其中所述核具有基于硅和/或碳的大分子基本结构并通过基于碳的连接链与至少两个具有连续共轭双键的碳基线性低聚物链相连，其中所述线性共轭链各自通过至少一个带有吸电子基团的亚甲基碳原子由至少一个不含共轭双键的其他链，特别是脂族、芳脂族或氧代脂族链封端。
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于所述具有核_壳结构的大分子化合物是 通式⑵的化合物，
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其特征在于所述大分子化合物的核具有树枝状 或超支化结构。
4.根据权利要求1至3任一项所述的化合物，其特征在于所述大分子化合物的树枝状 核包含硅氧烷和/或碳硅烷单元。
5.根据权利要求1至4任一项所述的化合物，其特征在于所述连接链V是线性或支化 的C2-C2tl亚烷基链，线性或支化的聚氧亚烷基链，线性或支化的硅氧烷链和/或线性或支化 的碳硅烷链。
6.根据权利要求1至5任一项所述的化合物，其特征在于所述大分子化合物的壳包含 具有2至8个任选被取代的噻吩和/或3，4_亚乙基二氧噻吩单元的低聚噻吩链和/或低 聚(3，4_亚乙基二氧噻吩)链作为线性共轭低聚物链。
7.根据权利要求1至6任一项所述的化合物，其特征在于所述大分子化合物的线性共 轭低聚物链在各末端连接位置被相同或不同的支化或非支化烷基或烷氧基封端，优选被烷 基封端。
8.权利要求1至7任一项所述的化合物作为半导体在电子元件中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于所述元件是场效应晶体管，发光元件，特别 是有机发光二极管或光伏电池，激光器和传感器。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于所述化合物以层状形式从溶液施加到 所述元件上。
11.包含作为半导体的权利要求1至7任一项所述的化合物的电子元件。
全文摘要
本发明涉及一种具有核-壳结构的新型大分子化合物及其在电子元件中的应用。
文档编号H05B33/00GK101970542SQ200980108978
公开日2011年2月9日 申请日期2009年2月10日 优先权日2008年3月14日
发明者A·埃尔施纳, S·基希迈尔, S·波诺马连科, T·梅耶尔-弗里德里奇森 申请人:H.C.斯达克克莱维欧斯有限公司