[發明專利]一種有機半導體激光材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201810093490.2
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108285442A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 賴文勇;黃維;劉城芳;桑明
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C07D403/04
• 分類號: C07D403/04;C09K11/06;H01L51/54;H01S5/36
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明公開了一種有機半導體激光材料及其制備方法與應用。該材料以咔唑、二苯胺結構單元通過C?N鏈接得到的異質三嗪結構為核，與芴等芳香基團通過偶聯反應制得，具有以下通式I的結構：其中，I式中Ar為含芳基的π共軛單元，或為芴基單元。本發明的有機半導體激光材料制備方法簡單，中間體成本低廉，反應過程容易控制，產品易純化、產率高，該材料在可溶液加工制備的有機激光器件中表現出高效發光特性、優異的光熱穩定性、較低的激光泵浦閾值和易于調制的電學性能等，在有機電致發光和有機激光領域具有重要的潛在應用價值。

技術領域

本發明涉及一種有機半導體材料，更具體的涉及一種有機半導體激光材料與制備方法及其作為高效穩定增益材料在有機激光器件中的應用。

背景技術

有機激光器件具有質輕、價廉、可溶液制備以及便于通過化學結構的修飾來改變其激光特性，有可能實現柔性印刷制備等特點，成為材料、信息、光學等學科的研究熱點。直接通過電流注入來泵浦有機激光是當前的研究難點，其中如何開發高效穩定低閾值的激光增益介質是科學家關注的熱點。為提高材料的熱穩定性，降低材料的激光閾值，人們通過優化分子結構設計合成出包括小分子和聚合物在內的有機半導體材料。其中多臂結構共軛分子結合了小分子和聚合物的各自優勢，在有機半導體尤其是有機激光領域表現出重要的應用潛力。人們通過改變星形多臂結構的臂、核及封端基團等調節材料性質，研制出一系列高性能有機半導體材料。

芴基材料由于其高的量子效率、良好的熱穩定和優異的激光性質吸引了人們的廣泛關注，但其較差的光穩定性和加熱及通電時紅移的缺點限制了其應用。研究者采取不同方式克服其缺陷，其中構建多臂結構共軛分子是一種有效的分子結構設計策略。三嗪類化合物百年來被廣泛用在醫藥、紡織、橡膠等行業，由于其自身特異的缺電子特性以及優異的熱穩定性，近十年在發光材料的設計合成方面引起越來越多的廣泛關注。將具有給電子特性的咔唑和二苯胺與缺電子的三嗪基團通過一定的鍵合方式連接，可以形成具有推-拉電子結構特征的共軛分子材料，從而有效改善材料的電學性質，增強材料的無定形性能。將高發光性能的芴基衍生物、缺電子三嗪結構以及富電子咔唑與二苯胺結構基元通過巧妙的分子結構設計融合到多臂結構共軛分子中，將有助于匯集各自的優勢，從而得到具有優異光熱穩定性和理想光電特性的有機半導體激光材料

發明內容

技術問題：針對高性能有機半導體激光材料設計開發的難題，本發明目的是提供一種有機半導體激光材料及其制備方法與應用，解決目前激光增益介質閾值高、穩定性不足、材料制備復雜、光電性能不理想等難題，克服了有機半導體激光增益介質光熱穩定性差、激光閾值高、電學性能難以調制的缺陷。

技術方案：本發明公開了一種有機半導體激光材料及其制備方法與應用。該材料以咔唑、二苯胺結構單元通過C-N鏈接得到的異質三嗪結構為核，與芴的芳香基團通過偶聯反應制得，具有以下通式I的結構：

其中，I式中Ar為含芳基的π共軛單元，或為芴基單元。

其中，

所述的Ar為含芳基的π共軛單元，選自以下基團中的一種：

其中，II式中R₁～R₂各自獨立選自C1-C30烷基或烷氧基；n重復單元為0～5的自然數；*為連接位置；N為氮原子。

所述的Ar為芴基單元，選自以下基團中的一種：

其中，式III中R為C1-C30的烷基，*為連接位置；N是氮原子。

本發明的有機半導體激光材料的制備方法包含以下合成步驟：

反應路線1