[發(fā)明專利]一類含芴有機(jī)半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010258003.7
• 申請(qǐng)日: 2010-08-19
• 公開（公告）號(hào): CN102372843A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明杰;黃杰;黃佳樂(lè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C08G61/12
• 分類號(hào): C08G61/12;H01L51/46;H01L51/54;H01L51/30;H01S5/36
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種共聚物，更具體的涉及一類含芴有機(jī)半導(dǎo)體材料。

本發(fā)明還涉及一類含芴有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

高效率太陽(yáng)能電池通常是以無(wú)機(jī)半導(dǎo)體為原料，但目前市場(chǎng)上主要的硅晶太陽(yáng)能電池由于生產(chǎn)過(guò)程工藝復(fù)雜，污染嚴(yán)重，耗能大，成本高，抑制了其商業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展。因此利用廉價(jià)材料制備低成本、高效能的太陽(yáng)能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。而有機(jī)半導(dǎo)體材料一方面由于有機(jī)材料的環(huán)境穩(wěn)定性好、制備成本低、功能易于調(diào)制、柔韌性及成膜性都較好；另一方面由于有機(jī)太陽(yáng)能電池加工過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，可低溫操作，器件制作成本也較低等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，成為廉價(jià)和有吸引力的太陽(yáng)能電池材料。除此之外，有機(jī)太陽(yáng)能電池的潛在優(yōu)勢(shì)還包括：可實(shí)現(xiàn)大面積制造、可使用柔性襯底、環(huán)境友好、輕便易攜等。

雖然有機(jī)太陽(yáng)能電池得到了較快的發(fā)展，但是仍比無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率低得多，限制其性能提高的主要制約因素有：有機(jī)半導(dǎo)體器件相對(duì)較低的載流子遷移率，器件的光譜響應(yīng)與太陽(yáng)輻射光譜不匹配，高光子通量的紅光區(qū)沒(méi)有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。為了使有機(jī)太陽(yáng)能電池得到實(shí)際的應(yīng)用，開發(fā)新型的材料，大幅度提高其能量轉(zhuǎn)換效率仍是這一研究領(lǐng)域的首要任務(wù)。

芴由于具有平面分子特性，結(jié)構(gòu)較為剛性，因此化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；并且可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在9位上引入其它支鏈，2、7位上易進(jìn)行過(guò)渡金屬交叉偶聯(lián)，因此具有很好的化學(xué)可修飾性；另外它還具有相對(duì)較寬的帶隙和較低的HOMO能級(jí)，優(yōu)良的量子效率、空穴傳輸性能和成膜性，因此芴及其衍生物被廣泛應(yīng)用于光電材料的研究。

蒽及其衍生物具有很好的穩(wěn)定性和較好的成膜性；其紫外可見光譜呈現(xiàn)出較寬的手指峰吸收，有利于提高對(duì)太陽(yáng)光的吸收覆蓋范圍；并且它具有適當(dāng)?shù)妮d流子傳輸特性，其晶體室溫下空穴遷移率可達(dá)3cm²/V·s，是一類優(yōu)異的有機(jī)半導(dǎo)體材料。雖然蒽及其衍生物作為有機(jī)電致發(fā)光材料的報(bào)道已有很多，但作為有機(jī)光伏材料的研究卻鮮有報(bào)道，這就大大限制了它的應(yīng)用范圍。

而噻吩并[3，4-c]吡咯-4，6-二酮的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分子中原子位置相對(duì)緊湊，且結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，當(dāng)作為共軛聚合物單元時(shí)，也有很強(qiáng)的吸電子作用。通過(guò)在吡咯環(huán)上增加烷烴鏈，也能很好地增加共軛聚合物的溶解性和加工性。目前，它在有機(jī)光電研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一類含芴有機(jī)半導(dǎo)體材料，用于解決上述問(wèn)題。

本發(fā)明的目的還在于提供一類含芴有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，以及該有機(jī)半導(dǎo)體材料在聚合物太陽(yáng)能電池，有機(jī)電致發(fā)光器件，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，有機(jī)光存儲(chǔ)，有機(jī)非線性材料和有機(jī)激光材料等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

本發(fā)明所述的一類含芴有機(jī)半導(dǎo)體材料具有以下通式(P)：

式中，n為1～100之間的整數(shù)；m為1～20的整數(shù)；優(yōu)選m的取值范圍為：6～12的整數(shù)；

x、y為正實(shí)數(shù)值，且x+y＝1；且x+y＝1；x、y的數(shù)值由三種單元體的投料比決定；

R₁、R₂分別為氫、氟、氰基、C₁～C₄₀的烷基、烷氧基、芳基、或雜芳基；優(yōu)選R₁、R₂分別為C₁～C₁₈的烷基；

R₃為氫、苯基、C₁～C₂₀的烷基、或C₁～C₄₀芳基烷氧基；優(yōu)選所述R₃為C₁～C₁₂的烷基，或C₆～C₄₀芳基烷氧基。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一類含芴有機(jī)半導(dǎo)體材料，其制備方案如下：

步驟一：在無(wú)水無(wú)氧反應(yīng)條件下，將2，7-二溴-9，9-二烷基芴和正丁基鋰(n-BuLi)在-70℃～-85℃下以摩爾比1∶2～4加入至第二溶劑中，然后加入2-異丙氧基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二雜氧戊硼烷或雙頻哪醇合二硼，進(jìn)行縮合反應(yīng)12～48小時(shí)，得到產(chǎn)物，即2，7-雙(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二雜氧戊硼烷基)-9，9-二烷基芴；其中，第二溶劑為四氫呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷或乙酸乙酯中的至少一種；2-異丙氧基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二雜氧戊硼烷或雙頻哪醇合二硼的摩爾用量為2，7-二溴-9，9-二烷基芴的2～4倍；縮合反應(yīng)式如下：