[發明專利]一種三并咔唑基梯形有機半導體激光材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710280920.7
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107033150B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 賴文勇;黃維;方媚;黃津津
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C07D487/14
• 分類號: C07D487/14;C09K11/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了一種三并咔唑基梯形有機半導體激光材料及其制備方法與應用。該材料的結構以三并咔唑結構單元為核，以不同共軛長度的梯形芴結構為臂，選用不同端基進行封端的梯形大分子衍生物。本發明材料結構明確，具有逐漸增大的π共軛體系,特殊的剛性多臂結構使有機梯形共軛分子避免了構型的無序性，同時選用不同電活性官能團封端，可以調節材料的發光特性和電學性能，故表現出較高的光熱穩定性和載流子遷移率應用于有機半導體激光領域，具有高增益系數、高熱穩定性的特征，適合在有機激光器件或有機電致發光器件上應用。

技術領域

本發明屬于光電材料及其應用技術領域，具體涉及一種三并咔唑基梯形有機半導體激光材料及其制備方法與應用。

背景技術

由于優異的光電性能、易成膜、能溶液加工、柔性大面積等特性，π-共軛材料廣泛應用于機發光二極管(OLED)，有機場效應晶體管(OFET)，有機太陽能電池(OPV)及有機激光(Organic Lasers)等領域。相較與有機聚合物難以提純、分子結構不確定、器件重現性難以提高等缺陷，多臂結構材料多為三維結構，可以有效地抑制共軛材料分子間的相互作用，提高器件的發光性能，同時，還具有以下優點：(1)精確的分子結構，較好的幾何對稱性；(2)不易結晶，良好的無定形態；(3)易于提純，重現性好，性能優異且穩定；(4)良好的熱穩定性和相對適宜的電導率和優異的成膜性能。擁有小分子和聚合物優點的同時又克服其缺點，體現了多臂結構材料應用于有機電子領域的獨特優勢。在此基礎上，本課題組在前期的研究工作中，設計開發了一系列單分散的多臂結構材料，并取得了良好的器件效果。同時，大量研究表明，在材料中引入吸電子基團，可增強電子注入和傳輸能力，平衡載流子注入能力，提高器件效率。另外，具有梯形共軛結構的分子因其具有較大的π共軛體系,故常常表現出較高的穩定性和載流子遷移率。特殊的剛性平面結構使有機梯形共軛分子避免了構型的無序性，從而帶來一系列光、電、熱等方面的獨特性質：良好的熱穩定性，高的發光效率和強的載流子遷移能力。

發明內容

針對現有技術不同，本發明的目的在于提供一種三并咔唑基梯形有機半導體激光材料及其制備方法與應用，所述材料應用于有機半導體激光領域，具有高激光增益、高熱穩定性的特征。

為解決現有技術問題，本發明采取的技術方案為：

一種三并咔唑基梯形有機半導體激光材料，其特征在于，該材料以三并咔唑結構單元為核，以不同共軛長度的梯形芴結構為臂，選用不同端基進行封端的梯形大分子衍生物，具有如下結構通式：TAT-2L TAT-3L或TAT-4L

其中，R₁、R₂為C₁-C₃₀烷基、烷氧基、烷苯基、芳基中的一種，Ar為9-咔唑基、吡啶基、1-甲氧基-4-苯基、1-噻吩基、2-噻吩基、苯基噻唑基、9-(二苯并噻吩)嗪基、4-咔唑-苯基、3-(9-苯基咔唑)基、二苯胺基、三苯胺基、9-(3.8-二氨基)咔唑基、4'-(4-氟-1,1'-聯苯)基、1-(4-三氟甲基)苯基、三氟苯基、對氟苯基、苯氰基、氟基、氰基、3,5-二氟苯基、芘基、蒽基、螺二芴基、菲基、苯并噻二唑基中任一種，*為連接位置。

上述一種三并咔唑基梯形有機半導體激光材料的制備方法，包括以下步驟，步驟1，制備中間體1和中間體2

取對溴苯二甲酸溶于二氯亞砜中，80-120℃下攪拌8-16小時，除去二氯亞砜，再與柔性鏈R₂的溴代物、三氯化鋁混合，溶于二氯甲烷中0-25℃下反應2-6 小時，待反應結束后經柱色譜純化得中間體1然后在避光且氮氣保護下，將中間體1四三苯基膦鈀催化劑、對苯二硼酸酯、相轉移催化劑四丁基溴化銨溶于甲苯和碳酸鉀的混合溶液中，80-100℃下反應24-48小時，反應結束后經柱色譜純化得中間體2

步驟2，合成前驅體1前驅體2和前驅體3