[發明專利]一種聚合物及其制備方法和應用以及有機場效應晶體管

有效

• 申請號: 202010058376.3
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN113136024B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 張衛鋒;陳智慧;魏聰源;潘玉釵;于貴
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/30
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳靜;劉依云

本發明涉及有機半導體材料技術領域，公開了一種聚合物及其制備方法和應用以及有機場效應晶體管。該聚合物含有式(IA)所示的結構單元A和/或式(IB)所示的結構單元B，其中，在式(I)中，x為0?1，且x+y＝1；m為2?200；在式(IA)和式(IB)中，R¹各自獨立地選自C₁₀?C₁₀₀的烷基。本發明聚合物的合成步驟少，收率高，聚合物純度高，純化工藝簡單易行，適合大規模工業合成。以本發明聚合物作為半導體層制備的有機場效應晶體管具有很高的電子遷移率。[A_xB_y]_m式(I)

技術領域

本發明涉及有機半導體材料技術領域，具體涉及一種聚合物及其制備方法和在制備有機場效應晶體管中的應用以及有機場效應晶體管。

背景技術

可拉伸場效應晶體管是以可拉伸半導體為載流子傳輸層，通過電場來調節材料導電能力的有源器件，在可穿戴和電子皮膚類電子學器件中有著極其廣闊的應用前景。

目前，可拉伸半導體主要通過材料的應變適應工程(Science,2006,311,208)、半導體材料與彈性體摻雜(Adv.Mater.,2015,27,1255)和本質上可拉伸的有機半導體(Nature,2016,539,411)等三種方法來實現。

其中，本質上可拉伸的有機半導體具有獨特的優越性：它們可以使用標準溶液處理技術進行器件制備，能夠滿足器件的參數要求，如較高的機械變形性和堅韌性、較高的器件密度和兼容性(Nature,2018,555,83)。

按照載流子類別，聚合物半導體材料可以分為p-型、n-型以及雙極性三種，其中p-型聚合物材料可以進行空穴傳輸，n-型聚合物材料可以進行電子傳輸，而雙極性聚合物材料則既可以進行空穴傳輸，也可以進行電子傳輸。由于聚合物半導體材料載流子傳輸層在大面積制備柔性電子學器件時具有工藝簡單和價格低廉等多種優勢，使得相關研究已經成為目前有機半導體材料技術領域的熱點和焦點之一。

研究結果表明，向聚合物主鏈結構中嵌入柔性非共軛結構單元是發展本質上可拉伸的有機半導體材料的有用方法。但是，不管從材料的種類還是載流子遷移率(空穴遷移率接近于3cm²V^-1s^-1，電子遷移率小于1cm²V^-1s^-1)(Nature,2016,539,411；Macromolecules2018,51,4976；Adv.Mater.2016,28,9169等)上來看，現有技術中本質上可拉伸的有機半導體材料的開發和應用依然處于起步階段。發展高性能本質上可拉伸的有機半導體材料對可穿戴和電子皮膚類電子學器件的開發和廣泛應用具有極為重要的意義。

發明內容

本發明的目的之一是解決現有技術中的有機半導體材料載流子遷移率低的問題。

本發明的發明人在研究中發現，本發明提供的聚合物具有較寬的紫外-可見-近紅外吸收光譜和良好的熱學穩定性，具有良好的載流子遷移率，能夠制備空氣穩定的雙極性場效應晶體管。據此，完成了本發明的技術方案。

為了實現上述目的，本發明的第一方面提供了一種具有式(I)所示結構的聚合物，該聚合物含有式(IA)所示的結構單元A和/或式(IB)所示的結構單元B：

[A_xB_y]_m式(I)，

其中，在式(I)中，x為0-1，且x+y＝1；m為2-200；

在式(IA)和式(IB)中，R¹各自獨立地選自C₁₀-C₁₀₀的烷基。

本發明第二方面提供一種制備式(I)所示的聚合物的方法，該方法包括：