[發(fā)明專利]含喹喔啉酰亞胺稠環(huán)的共軛聚合物光電材料及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810522108.5
• 申請(qǐng)日: 2018-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN108976392B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉升建;陳家樂(lè);曹智雄;蔡躍鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G61/12
• 分類號(hào): C08G61/12;H01L51/46
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明公開了一種含喹喔啉酰亞胺稠環(huán)的共軛聚合物光電材料及其應(yīng)用，所述材料具有共軛的主鏈及側(cè)鏈基團(tuán)，其中共軛主鏈中含喹喔啉酰亞胺稠環(huán)結(jié)構(gòu)和其它共聚單元，側(cè)鏈基團(tuán)包括具有增強(qiáng)聚合物溶解性的烷基鏈R。由于聚合物具有共軛的主鏈結(jié)構(gòu)，電子云可以在聚合物主鏈上離域，使聚合物表現(xiàn)出半導(dǎo)體特性，具有豐富的光電性能；同時(shí)聚合物側(cè)鏈上的助溶基團(tuán)R使其能夠溶解于有機(jī)溶劑中，適于采用印刷、卷對(duì)卷或噴墨打印溶液加工方法制備光電器件。所述含喹喔啉酰亞胺稠環(huán)的共軛聚合物能夠作為載流子傳輸層、N?型材料、發(fā)光層或光伏活性層應(yīng)用在光伏、發(fā)光或場(chǎng)效應(yīng)晶體管光電器件中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一類共軛聚合物及高分子光電材料領(lǐng)域，特別涉及含喹喔啉酰亞胺稠環(huán)的共軛聚合物光電材料及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

有機(jī)/聚合物光電材料的發(fā)展為低成本、大面積光電器件的制備提供了新的途徑。20世紀(jì)70年代末，Alan J.Heeger等(2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者)發(fā)明了導(dǎo)電高分子，徹底顛覆了以碳原子為基礎(chǔ)的有機(jī)材料為絕緣體的傳統(tǒng)觀念，開辟了有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體電子學(xué)這一新興科學(xué)領(lǐng)域，至此有機(jī)材料的光、電、磁性質(zhì)逐漸開始被人類所認(rèn)識(shí)，同時(shí)基于它們的各種光電器件也引起了人們的關(guān)注。有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體光電材料不僅具有金屬或半導(dǎo)體的電子特性，而且要比金屬或晶體半導(dǎo)體容易加工得多，在低溫下加工電子材料的可能性給廉價(jià)加工電子器件帶來(lái)了希望。更重要的是可溶液加工的有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體材料可以作為電子“墨水”，與傳統(tǒng)印刷技術(shù)(噴墨打印、膠印等)相結(jié)合將使電子器件的制造發(fā)生革命，同時(shí)基于有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體光電材料的電子器件還可以實(shí)現(xiàn)一些需要特殊力學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用(例如柔性器件)。由于這些特殊的優(yōu)點(diǎn)，有機(jī)/聚合物光電材料十分適合工業(yè)化生產(chǎn)和推廣，具有十分廣大的商業(yè)化前景。

自從1987年美國(guó)柯達(dá)公司鄧青云研究組[Tang,C.W.；Van Slyke S.Aet.al；Appl.Phys.Lett.1987,51,913.]提出了有機(jī)小分子薄膜電致發(fā)光器件和1990年英國(guó)劍橋大學(xué)研究組R.H.Friend[Burroughes,J.H.；Bradley,D.D.C.；Friend,R.H；Holmes,A.B.et.Al；Nature 1990,347,539.]提出了有機(jī)聚合物薄膜電致發(fā)光器件以來(lái)，有機(jī)平板顯示技術(shù)取得巨大的進(jìn)展，目前已經(jīng)步入產(chǎn)業(yè)化階段，成為取代液晶顯示器的下一代產(chǎn)品。與此同時(shí)，有機(jī)太陽(yáng)電池、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)生物以及化學(xué)傳感器等有機(jī)光電領(lǐng)域也取得蓬勃發(fā)展。尤其近年來(lái)，由于能源消耗與日俱增以及對(duì)低碳環(huán)保的要求，煤石油天然氣等傳統(tǒng)能源儲(chǔ)量有限，并且有污染、排放溫室氣體，因此以太陽(yáng)能為代表的可再生潔凈能源越來(lái)越被人們所重視，有機(jī)太陽(yáng)薄膜電池十分火熱，最近兩年有機(jī)薄膜電池的效率頻創(chuàng)新高，被業(yè)界所看好，市場(chǎng)化前景十分光明。

在眾多光電材料中，含有喹喔啉和酰亞胺單元(化學(xué)結(jié)構(gòu)如下圖所示)的光電材料在有機(jī)電致發(fā)光，有機(jī)太陽(yáng)電池，化學(xué)和生物傳感器以及有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管等材料中已得到廣泛的應(yīng)用[Guo X.et.Al；Chem.Rev.,2014,114,8943；Chen J.et.Al；Acc.Chem.Res.,2009,42,1709.]。當(dāng)喹喔啉和酰亞胺單元分別單獨(dú)作為共聚單元構(gòu)筑共軛聚合物時(shí)，其聚合物的最低未占有分子軌道(LUMO)能級(jí)和最高占有分子軌道(HOMO)能級(jí)不夠低，限制了其應(yīng)用范圍，如不能作為N-型半導(dǎo)體材料或者聚合物受體應(yīng)用于場(chǎng)效應(yīng)晶體、有機(jī)太陽(yáng)電池等光電器件中。