[發明專利]基于聯苯并噻二唑的多臂共軛分子及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 200910091753.7
• 申請日: 2009-08-25
• 公開（公告）號: CN101993440A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 占肖衛;汪海風;朱道本
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C07D417/14
• 分類號: C07D417/14;C09K11/06;H01L51/54;H01L51/46;H01L51/30
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明涉及一類基于聯苯并噻二唑的多臂共軛分子及其制備方法，以及該類分子作為活性層材料在有機半導體器件如有機發光二極管(OLED)、有機太陽能電池(OPV)和有機場效應晶體管(OFET)中的應用。

背景技術

有機半導體的發展已有30多年的歷史，用它們制成的器件與傳統的無機半導體器件相比，具有如下幾個優點：低成本、超薄、重量輕、制作工藝簡單、可大面積制備等。鑒于這些優點，人們對有機半導體的研究抱有極大的興趣。有機半導體的研究一般包括半導體材料的設計合成和器件的制備。有機半導體器件主要有OLED，OPV和OFET等。OLED作為下一代全彩平板顯示器和照明光源有力競爭者引起了人們極大的研究熱情。經過20年的發展，人們已經制備出高亮度，高效率以及長壽命的發光器件，這種性能已經滿足實際應用的要求(S.R.Forrest，“The?path?to?ubiquitous?and?low-cost?organic?electronic?application?on?plastic”，Nature，2004，428，911；G.F.He，M.Pfeiffer，K.Leo，M.Hofmann，J.Birnstock，R.Pudzich，J.Salbeck，“High-efficiency?and?low-voltage?p-i-n?electrophosphorescent?organic?light-emitting?diodes?with?double-emision?layers”，Appl.Phys.Lett.，2004，85，3911；M.Ikai，S.Tokito，Y.Sakamoto，T.Suzuki，Y.Taga，“Highly?efficient?phosphorescence?from?organic?light-emitting?devices?with?an?exciton-blocklayer”，Appl.Phys.Lett.，2001，79，156；C.Adachi，M.A.Baldo，S.R.Forrest，M.E.Thompson，“High-efficiency?organic?electrophosphorescent?devices?withtris(2-phenylpyridine)iridium?doped?into?electron-transporting?materials”，Appl.Phys.Lett.，2000，77，904；B.H.Tong，Q.B.Mei，S.R.Wang，Y.Fang，Y.Z.Meng.B.J.Wang，“Nearly?100％?internal?phosphorescence?efficiency?in?a?polymer?light-emitting?diode?using?a?new?iridium?complex?phosphor”，J.Mater.Chem.，2008，18，1636；C.Adachi，M.A.Baldo，M.E.Thompson，S.R.Forrest，“Nearly?100％?internal?phosphorescence?efficiency?in?an?organic?light-emittingdevice”，J.Appl.Phys.，2001，90，5048.)，的確OLED顯示屏已經開始應用在電視機，手機和數碼相機等電子產品上。目前多數OLED發光都是采用摻雜的方法來實現的，及在主體材料中摻雜一定比例的客體材料，通過能量轉移實現客體發光。摻雜的方法雖然取得了很好的結果，但這種方法存在著很大的缺陷：1)客體濃度要精確控制，一般不得高于主體材料的5％，這給器件的大規模制備帶來不便并且增加生產成本；2)主體-客體材料在處理過程中如熱處理會發生分相，分相會增加主體-客體間的距離，從而使能量轉移不充分，進而影響器件的使用壽命；3)常用的客體材料包括含重金屬，這樣在高的電流密度時會發生三線態-三線態猝滅，從而導致發光效率變低(S.Chen，X.Xu，Y.Liu，G.Yu，X.Sun，W.Qiu，Y.Ma，“Synthesis?and?Characterization?of?n-TypeMaterials?for?Non-Doped?Organic?Red-Light-Emitting?Diodes”，Adv.Funct.Mater.，2005，15，1541；W-C.Wu，H-C.Yeh，L-H，Chan，C-T?Chen，“Red?Organic?Light-Emitting?Diodes?with?a?Non-doping?Amorphous?Red?Emitter”，Adv.Mater.，2002，14，1072；Q-X.Tong，S-L.Lai，M-Y.Chan，Y-C.Zhou，H-L.Kwong，C-S.Lee，S-T.Lee，“Highly?Efficient?Blue?Organic?Light-Emitting?Device?Based?on?aNondoped?Electroluminescent?Material”，Chem.Mater.，2008，20，6310.)。鑒于這些缺陷，人們開始研究非摻雜的發光OLED，它能避免摻雜帶來的缺陷，同時具有很好的性能。用于非摻雜OLED的有機半導體分子一般需要具有非平面的三維結構，這樣才能保證分子在固態時不會結晶，不會導致熒光猝滅(J.Luo，Y.Zhou，Z-Q.Niu，Q-F.Zhou，Y.Ma，J.Pei，“Tree-Dimensional?Architectures?for?Highly?Stable?Pure?Blue?Emission”，J.Am.Chem.Soc.，2007，129，11314；S.H.Lee，B-B.Jang，Z.H.Kafafi，“Highly?Fluoresecent?Solid-stateAsymmetric?spirosilabifluorene?Derivatives”，J.Am.Chem.Soc.，2005，127，9071；H-C.Yeh，S-J.Yeh，C-T.Chen，“Readily?synthesized?arylamino?fmaronitrile?for?non-doped?red?orgnic?light-emitting?diodes”，Chem.Commun.，2003，2632；Y.Tao，Q.Wang，C.Yang，Q.Wang，Z.Zhang，T.Zou，J.Qin，D.Ma，“A?Simple?Carbazoe/Oxadiazole?Hybrid?Molecule：An?Excellent?Bipolar?Hostfor?Green?and?Red?Phosphorescent?OLED”，Angew.Chem.Int.Ed.，2008，47，8104.)。非平面的三維結構分子不僅適合做非摻雜OLED材料，它也適合做有機太陽能電池中的活性層材料，因為非平面結構分子在固態時是各向同性的，這樣有利于分子對光子的充分吸收，同時在共混型太陽能電池結構中，這類分子能增加與給體(或受體)的接觸面積，從而有利于電荷在界面處的分離，產生更多的自由電荷，增加電池的光電轉換效率(M.K.R.Fischer，I.López-Duarte，M.M.Wienk，M.V.Martínez-Díaz，R.A.J.Janssen，P.，T.Torres，“Functionalized?Dendritic?Oligothiophene：Ruthenium?Phthalocyanine?Complexes?and?Their?Application?in?Bulk?Heterojunction?Solar?Cells”，J.Am.Chem.Soc.，2009，131，8669；S.Roquet，A.Cravino，P.Leriche，O.Alévêque，P.Frère，J.Roncali，“Triphenylamine-Thienylenevinyl-ene?Hybrid?Systems?with?Internal?Charge?Transfer?as?Donor?Materials?for?Heterojunction?Solar?Cells”，J.Am.Chem.Soc.，2006，128，3459.)。