[發明專利]含喹喔啉酰亞胺稠環的共軛聚合物光電材料及其應用

有效

• 申請號: 201810522108.5
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108976392B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 劉升建;陳家樂;曹智雄;蔡躍鵬
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/46
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種含喹喔啉酰亞胺稠環的共軛聚合物光電材料及其應用，所述材料具有共軛的主鏈及側鏈基團，其中共軛主鏈中含喹喔啉酰亞胺稠環結構和其它共聚單元，側鏈基團包括具有增強聚合物溶解性的烷基鏈R。由于聚合物具有共軛的主鏈結構，電子云可以在聚合物主鏈上離域，使聚合物表現出半導體特性，具有豐富的光電性能；同時聚合物側鏈上的助溶基團R使其能夠溶解于有機溶劑中，適于采用印刷、卷對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的共軛聚合物能夠作為載流子傳輸層、N?型材料、發光層或光伏活性層應用在光伏、發光或場效應晶體管光電器件中。

技術領域

本發明涉及一類共軛聚合物及高分子光電材料領域，特別涉及含喹喔啉酰亞胺稠環的共軛聚合物光電材料及其應用。

背景技術

有機/聚合物光電材料的發展為低成本、大面積光電器件的制備提供了新的途徑。20世紀70年代末，Alan J.Heeger等(2000年諾貝爾化學獎獲得者)發明了導電高分子，徹底顛覆了以碳原子為基礎的有機材料為絕緣體的傳統觀念，開辟了有機/聚合物半導體電子學這一新興科學領域，至此有機材料的光、電、磁性質逐漸開始被人類所認識，同時基于它們的各種光電器件也引起了人們的關注。有機/聚合物半導體光電材料不僅具有金屬或半導體的電子特性，而且要比金屬或晶體半導體容易加工得多，在低溫下加工電子材料的可能性給廉價加工電子器件帶來了希望。更重要的是可溶液加工的有機/聚合物半導體材料可以作為電子“墨水”，與傳統印刷技術(噴墨打印、膠印等)相結合將使電子器件的制造發生革命，同時基于有機/聚合物半導體光電材料的電子器件還可以實現一些需要特殊力學性質的應用(例如柔性器件)。由于這些特殊的優點，有機/聚合物光電材料十分適合工業化生產和推廣，具有十分廣大的商業化前景。

自從1987年美國柯達公司鄧青云研究組[Tang,C.W.；Van Slyke S.Aet.al；Appl.Phys.Lett.1987,51,913.]提出了有機小分子薄膜電致發光器件和1990年英國劍橋大學研究組R.H.Friend[Burroughes,J.H.；Bradley,D.D.C.；Friend,R.H；Holmes,A.B.et.Al；Nature 1990,347,539.]提出了有機聚合物薄膜電致發光器件以來，有機平板顯示技術取得巨大的進展，目前已經步入產業化階段，成為取代液晶顯示器的下一代產品。與此同時，有機太陽電池、有機場效應晶體管、有機生物以及化學傳感器等有機光電領域也取得蓬勃發展。尤其近年來，由于能源消耗與日俱增以及對低碳環保的要求，煤石油天然氣等傳統能源儲量有限，并且有污染、排放溫室氣體，因此以太陽能為代表的可再生潔凈能源越來越被人們所重視，有機太陽薄膜電池十分火熱，最近兩年有機薄膜電池的效率頻創新高，被業界所看好，市場化前景十分光明。

在眾多光電材料中，含有喹喔啉和酰亞胺單元(化學結構如下圖所示)的光電材料在有機電致發光，有機太陽電池，化學和生物傳感器以及有機場效應晶體管等材料中已得到廣泛的應用[Guo X.et.Al；Chem.Rev.,2014,114,8943；Chen J.et.Al；Acc.Chem.Res.,2009,42,1709.]。當喹喔啉和酰亞胺單元分別單獨作為共聚單元構筑共軛聚合物時，其聚合物的最低未占有分子軌道(LUMO)能級和最高占有分子軌道(HOMO)能級不夠低，限制了其應用范圍，如不能作為N-型半導體材料或者聚合物受體應用于場效應晶體、有機太陽電池等光電器件中。