[發明專利]氮雜芴酮類共軛聚合物光電材料及其制備和應用方法

無效

• 申請號: 201110006992.5
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102134308A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 解令海;黃維;林進義;李偉杰;林宗瓊;陳琳;殷成蓉;趙劍鋒
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C09K11/06;H01L51/42;H01L51/46;H01L51/50;H01L51/54;G01N21/64
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明屬于光電材料技術領域。具體涉及一類含氮雜芴酮類有機聚合物半導體材料，并涉及該類材料在有機電致發光、有機場效應管、有機太陽能電池、非線性光學、生物傳感、有機光存儲和有機激光等領域的應用。

背景技術

自1987年美國柯達公司Tang研究小組[Tang，C.W.；Van?Slyke，S.A.Appl.Phys.Lett.1987，51，913.]和1990年英國劍橋大學[Burroughes，J.H.；Bradley，D.D.C.；Brown，A.B.；Marks，R.N.；Mackay，K.；Friend，R.H.；Burn，P.L.；Holmes，A.B.Nature?1990，347，539.]分別發表了以有機和聚合物熒光材料制成薄膜型有機電致發光器件(Organic?Light-emitting?Diodes)和聚合物發光二極管(PolymericLight-emitting?Diodes)以來，有機平板顯示成為繼液晶顯示之后的又一代市場化的顯示產品。與此同時其他有機電子和光電子產業，包括有機太陽能電池、有機場地效應管、有機光存儲、非線性光學、生物傳感和有機激光等領域以及非線性光學材料也正走向市場化。有機和塑料電子產品的優點在于材料制備成本低、工藝簡單、具有通用高分子的柔韌性和可塑性。因此，開發具有實用性的市場潛力新型有機光電信息材料吸引了許多國內外大學不同學科的科學家以及研究機構和公司的關注和投入。因此，開發具有實用性的市場潛力新型有機光電信息材料吸引了許多國內外大學不同學科的科學家以及研究機構和公司的關注和投入。

到目前為止，給體-受體(D-A)化合物在有機分子以及固體電子學領域引起廣泛的關注，這主要是由于D-A型分子具有整流效應，其本質與分子器件中的分子內p-n結類似，尤其是黃維教授課題組開創性地提出了p-n嵌段共聚的帶隙調控概念，實現了材料帶隙和光譜的較大范圍可調，設計開發了一系列不同帶隙的線型、支化型p-n嵌段共軛聚合物和寡聚物三基色發光材料。通過結合不同的結構單元可以簡單而有效地調控電荷和能量傳輸，從而得到高效紅光材料和雙偶極電荷傳輸材料。同時，p-n嵌段可以調節陷阱深度和陷阱密度，可用于發展聚合物動態隨機存儲(DRAM)單元，D-A分子中的分子內電荷轉移(ICT)躍遷可以使化合物的吸收光譜向長波方向移動；此外，可通過引入強吸電子基團(A)可以降低最低占據分子軌道(LUMO)能級，引入強給電子基團(D)可以提高最高占據分子軌道(HOMO)能級，這對于就材料的能級有特殊要求的有機分子器件十分有利，尤其是在太陽能電池中，本體異質結有機太陽能電池要求材料具有寬的吸收，即窄帶隙材料，因此需要降低給體材料的HOMO與LUMO之間的能級差；此外，器件的開路電壓與內建電場呈線性關系，內建電場是指給體材料的HOMO與受體材料的LUMO之間的能級差，因此，降低給體材料的HOMO能級對于提高開路電壓是十分有益的，但是HOMO能級的降低導致的是寬帶隙材料，不利于材料對太陽光的吸收。在有機半導體材料中，大多數化合物顯示出供電子特性，即可以作為給體單元(D)；為了獲得高效的有機器件，探索新型的受體單元(A)是十分重要的。目前吡啶、噁二唑、苯并噻唑、苝二酰亞胺和C₆₀是研究及應用最為廣泛的受體。然而，氮雜芳環類化合物作為常用的配體，其缺電子特性在很大程度被忽略了，其主要原因可能是由于合成方法上的限制，苛刻的反應條件、較低的產率、對其合成方法缺乏系統的探索與總結等都極大地限制了該體系在有機半導體材料及器件中的應用。基于此，探索氮雜芳環類化合物的合成方法、設計并合成新穎的氮雜芳環及其衍生物、總結氮雜芳環體系的反應規律、構建基于氮雜芳環的D-A型有機半導體材料及器件具有重要意義。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于提供一種氮雜芴酮類聚合物光電材料及其制備和應用方法，設計4，5-氮雜芴酮類單體來制備相關的光電功能材料。另外，指出了該類材料在有機太陽能電池、有機發光二極管、有機場效應管、有機光存儲和有機激光等有機電子領域的應用。

技術方案：本發明的4，5-二氮雜芴酮類聚合物光電材料具有如下結構通式：

聚合物I

式中：x為1～100中的自然數，y為0～100中的自然數，n為1～300中的自然數，