[發明專利]一種基于多稠環類的場效應晶體管材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610769911.X
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN106366095B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 廖良生;李永璽;吳福鵬
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C07D495/22
• 分類號: C07D495/22;C07D519/00;C08G61/12;H01L51/30;H01L51/05
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 曹毅

技術領域

本發明屬于場效應晶體管領域，尤其涉及一種基于多稠環類的場效應晶體管材料及其制備方法和應用。

背景技術

有機場效應晶體管(Organic Field Effect Transistors，OFET)是有機電路的基本構筑單元，具有重量輕、成本低、可彎曲和適于大面積制備等優點，在有機傳感器、有機存儲設備、柔性平板顯示、電子紙、射頻識別等眾多領域具有重要的應用前景。晶體管在近半個多世紀以來取得了舉世矚目的發展，是現代電子學、微電子學的主要基石之一。隨著近年來電子學的進一步發展，晶體管正面臨著又一次革命：從傳統的無機半導體晶體管向有機場效應晶體管過渡。與無機場效應晶體管相比，有機場效應晶體管與之最大的區別就是用有機半導體材料取代了無機半導體材料。有機半導體材料與無機半導體材料相比，有突出的優勢，有機場效應材料的研究也如火如荼。

盡管國內外的研究取得了較大進展，但是迄今為止對大幅改善電子型有機晶體管仍未見取得顯著成效。其原因在于目前缺少平面性好、共軛長度長、溶解性好、能級易調控的電子型材料。

發明內容

解決的技術問題：針對現有的有機晶體管材料存在的平面性差、共軛長度短、溶解性差、能級不易調控的缺點，本發明提供一種基于多稠環類的場效應晶體管材料，該晶體管材料具有優越的平面結構，共軛長度長、溶解性好、能級易調控等優點。

技術方案：一種基于多稠環類的場效應晶體管材料，所述晶體管材料的化學結構式為：

其中n的值為1-100；X選自下列原子中的一種：O、S、Se、Te；A為具有π共軛結構的基團，選自下列基團中的一種：

R選自下列基團中的一種：

上述所述的X為S原子，A為R為晶體管材料為PIM-DTF。

上述所述的晶體管材料PIM-DTF的化學結構式為：

其中n的值為1-100。

上述所述的晶體管材料PIM-DTF的制備方法如下：

(1)化合物1的合成：在250mL的圓底燒瓶中，氬氣保護下加入4.76g二異丙胺和100mL四氫呋喃，將混合溶液冷卻至-78℃，然后向其中滴加19.2mL正丁基鋰溶液，滴加完畢后，在-78℃下攪拌40min，然后將6.01g噻吩-3-甲酸乙酯溶解在500mL四氫呋喃中后滴加到圓底燒瓶的混合溶液中，滴加結束后，繼續攪拌1h，隨后再滴加入46.1mL三甲基氯化錫，反應1h后，將反應液升溫至室溫攪拌5h，反應完畢后，用乙酸乙酯萃取、水洗，用無水硫酸鈉干燥，旋干溶劑得到粗產品，用硅膠柱層析分離提純，得到淡黃色液體，即為化合物1；

(2)化合物2的合成：在30mL微波反應管中，加入1.18g 2，5-二溴對苯二甲酸二乙酯2.50g化合物1、28mg三(二亞芐基丙酮)二鈀、38mg三(鄰甲基苯基)磷和15mL無水甲苯，將混合液用氮氣鼓泡30min，隨后在微波反應器中加熱至140℃，攪拌3h，反應完畢后用乙酸乙酯萃取、水洗，用無水硫酸鈉干燥，旋干溶劑得到粗產品，用硅膠柱層析分離提純，得到淡黃色固體，即為化合物2；

(3)化合物3的合成：在250mL圓底燒瓶中，將1.23g化合物2溶解在100mL乙醇溶液中，再向溶液中加入30mL氫氧化鈉水溶液，將反應液加熱回流48h，待反應液冷卻后，旋蒸出去乙醇，再向反應液中滴加入等當量1M的稀鹽酸溶液至溶液pH呈中性，析出白色固體，接著抽濾、水洗、真空干燥得到粗產品，將粗產品加入到100mL圓底燒瓶中，再加入50mL乙酸，將反應液加熱至120℃，反應6h，反應結束后，將反應液冷卻至室溫，再倒入甲醇溶液中，析出固體，抽濾、水洗，真空干燥得到淡黃色粗產品，即為化合物3；

(4)化合物4的合成：在250mL的圓底燒瓶中，將400mg化合物4溶解在100mL氯仿溶液中，氬氣保護下，滴加入0.74g 2-癸基-1-十四醇，滴加完畢后，將反應液加熱至50℃，反應2h，反應完畢后將混合液冷卻至室溫，水洗，用二氯甲烷萃取，旋干溶劑得到粗產品，即為化合物4；

(5)化合物5的合成：在100mL的圓底燒瓶中加入1.08g，化合物4和25mL無水二氯亞砜，將反應液加熱至回流反應4h，反應完畢后，將混合液冷卻至室溫，減壓蒸餾除去二氯亞砜，再水洗，用二氯甲烷萃取，旋干溶劑得到粗產品，用硅膠柱層析分離提純，得到淡黃色固體，即為化合物5；