[發明專利]一種基于F原子調節的雙極性半導體聚合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911422058.4
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111116873B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 喬冠偉;劉江濤;韓韋凝;高立群
• 申請（專利權）人: 杭州泰虹科技有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/42;H01L51/46;H01L51/05;H01L51/30
• 代理公司: 杭州華知專利事務所(普通合伙) 33235
• 代理人: 張德寶

本發明涉及有機合成技術領域，具體涉及一種基于F原子調節的雙極性半導體聚合物及其制備方法和應用，其特征在于，所述的聚合物包含式Ⅰ或式Ⅱ的重復單元，式中，R為硫烷基和氧烷基，碳原子數為6～16；n為1～100之間的整數。通過調節F原子，從而得到性能優異的雙極性半導體材料。其制備方法簡單可控，在太陽能電池器件、有機電致發光器件以及有機場效應晶體管等光電領域有很好的應用前景。

【技術領域】

本發明屬于有機合成技術領域，尤其涉及一種基于F原子調節的雙極性半導體聚合物及其制備方法和應用。

【背景技術】

近年來，具有高遷移率的有機光電功能材料作為有機集成器件的重要組成部分受到人們的廣泛關注。有機場效應晶體管憑借著廉價、易調制和工藝簡單等優勢有望在很多應用領域替代傳統硅基場效應晶體管，并在可穿戴設備等柔性器件中有著更多的潛在應用前景。作為有機場效應晶體管中的核心組成部分，有機半導體材料對于器件的性質有很關鍵的作用。因此，設計與合成高性能的有機半導體材料功能材料成為了材料化學家的研究重點。

有機半導體材料作為有機光電器件核心組成部分，對于有機光電器件的性質有很關鍵的作用。目前，有機半導體材料的研究主要集中于小分子材料和聚合物材料。其中，小分子材料主要以并苯類化合物為代表，而聚合物主要以聚噻吩類為代表。聚合物材料由于其良好的加工性及機械性能，易于工藝化，從而成為新的合成熱點。

材料的性能是材料結構的外在體現，對有機半導體材料結構的創新與合成，從來都是有機電子領域的熱點及突破點。現有有機聚合物材料的吸光性和穩定性還有待提高，合成路線及原料較為復雜。因此，進一步開發具有高穩定性和吸光性能優越的新的有機聚合物并改善其制備工藝，成為目前研發的重點。

【發明內容】

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于，提供一種基于F原子調節的雙極性半導體聚合物，通過調節結構中F原子的比例，使得該聚合物性能優異、吸光性好以及熱穩定性高。

本發明的目的之二在于，提供一種基于F原子調節的雙極性半導體聚合物的制備方法，該工藝方法合成路線簡單、有效、原料成本低。

本發明的目的之三在于，提供一種基于F原子調節的雙極性半導體聚合物的應用，其在光電領域具有較強的推廣與應用價值。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于F原子調節的雙極性半導體聚合物，所述聚合物包括式I或式II的重復單元，

其中，R為C6～C16的硫烷基或氧烷基。

優選地，所述的聚合物的通式結構如式III或式Ⅳ，

其中，R為C6～C16的硫烷基或氧烷基；n為1～100之間的整數。

一種基于F原子調節的雙極性半導體聚合物的制備方法，包括如下操作步驟：

步驟S1：在無水無氧條件下，將3-R-噻吩和銨鹽投加到有機溶劑I中，加入催化劑，并在堿性條件下攪拌反應，過夜，得到4,4'-di-R-2,2'-噻吩；

步驟S2：將步驟S1得到的4,4'-di-R-2,2'-噻吩在無水無氧條件下與丁基鋰反應，得到的鋰化物，再與三甲基氯化錫或三丁基氯化錫反應得到雙錫代的4,4'-di-R-2,2'-噻吩；

步驟S3：將雙錫代的4,4'-di-R-2,2'-噻吩作為聚合前體①、溴取代的四氟代苯或溴取代的二氟代噻吩作為聚合前體②，在無氧條件下，將聚合前體①和聚合前體②投加到有機溶劑II中混合，加入鈀催化劑，在110～130℃下進行Stille耦合反應，反應時間為72～150h，得到產物。

其中，制備本發明所述的聚合物的Stille耦合反應的反應式為：