[發(fā)明專(zhuān)利]二氟連二噻吩類(lèi)聚合物及其制備方法與其在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611102164.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106589326B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉云圻;楊杰;趙志遠(yuǎn);陳金佯;施龍獻(xiàn);郭云龍;王帥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C08G61/12
• 分類(lèi)號(hào): C08G61/12;C07D209/34;H01L51/05;H01L51/30
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢;王春霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種二氟連二噻吩類(lèi)聚合物及其制備方法與其在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用。二氟連二噻吩類(lèi)聚合物的結(jié)構(gòu)式如式I所示，其中n為5～100之間的自然數(shù)。本發(fā)明將氟原子引入至噻吩環(huán)上得到二氟連二噻吩(2FBT)，由于氟原子具有強(qiáng)的吸電子特性，原子半徑小，與其它原子如氫原子或硫原子的相互作用也較強(qiáng)因此，氟原子的引入可以提高分子的平面性，促進(jìn)分子堆積。以2FBT作為給體的聚合物具有較低的LUMO能級(jí)，傳輸層的電子注入較為容易，因而可以表現(xiàn)出雙極性傳輸特性。本發(fā)明二氟連二噻吩類(lèi)聚合物能夠作為半導(dǎo)體材料層用于制備有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。以本發(fā)明二氟連二噻吩聚合物為半導(dǎo)體層制備的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管有較高的遷移率(μ)，在雙極性O(shè)FETs中有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二氟連二噻吩類(lèi)聚合物及其制備方法與其在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Organic field-effect transistors,簡(jiǎn)稱(chēng)OFETs)是一種電壓控制器件，它通過(guò)柵極電壓調(diào)控源-漏電極間電流大小，有機(jī)半導(dǎo)體活性層是該器件的核心部分。相比無(wú)機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管可溶液法加工，可大面積印刷制備柔性器件。有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管半導(dǎo)體層可以選用有機(jī)共軛小分子或共軛聚合物。聚合物由于具有更好的成膜性，種類(lèi)更多，以聚合物作為半導(dǎo)體層來(lái)構(gòu)筑OFETs是目前本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

半導(dǎo)體層材料按其載流子傳輸特性可分為p型、雙極性和n型材料，其載流子依次為空穴、空穴和電子、電子。目前聚合物半導(dǎo)體材料絕大部分是p型材料，這是因?yàn)榫酆衔镏械奈娮邮荏w如吡咯并吡咯二酮(即diketopyrrolopyrrole，簡(jiǎn)稱(chēng)DPP，Z.Yi.；S.Wang.；Y.Liu.Adv.Mater.2015,27,3589.)、異靛青等吸電子能力不強(qiáng)，其相應(yīng)的聚合物L(fēng)UMO能級(jí)較高，不利于傳輸層的電子注入。因此，需要得到更高性能的雙極性材料需要對(duì)現(xiàn)有聚合物進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種二氟連二噻吩(2FBT)類(lèi)聚合物及其制備方法與其在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用，本發(fā)明研究了所制備的2FBT類(lèi)聚合物的OFETs性能，結(jié)果表明該類(lèi)聚合物是一類(lèi)高性能的雙極性材料。

本發(fā)明首先提供了式1或式2所示化合物：

式1和式2中，R為碳原子總數(shù)為1～60的直鏈或支鏈烷基。

R優(yōu)選為4-癸基十四烷基。

式1和式2所示化合物可按照如下步驟制備：

1)在碳酸鉀存在的條件下，6-溴靛紅與碘代烷進(jìn)行反應(yīng)得到式3所示6-溴-1-烷基吲哚-2,3-二酮；

式3中，R為碳原子總數(shù)為1～60的直鏈或支鏈烷基；

所述反應(yīng)在N,N-二甲基甲酰胺和四氫呋喃的混合溶劑中進(jìn)行，兩者的體積比可為1：1；

2)在碳酸鉀存在的條件下，6-溴-7-氟吲哚-2,3-二酮與碘代烷進(jìn)行反應(yīng)得到式4所示6-溴-7-氟-1-烷基吲哚-2,3-二酮；

所述反應(yīng)在N,N-二甲基甲酰胺和四氫呋喃的混合溶劑中進(jìn)行，兩者的體積比可為1：1；

式4中，R的定義同式3；

3)式4所示6-溴-7-氟-1-烷基吲哚-2,3-二酮與水合肼經(jīng)還原反應(yīng)得到式5所示6-溴-7-氟-1-烷基吲哚-2-酮；

所述反應(yīng)在1,4-二氧六環(huán)中進(jìn)行；

式5中，R的定義同式3；