芳酰亞胺共軛聚合物、其制備方法及其在有機光電子器件中的應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及芳酰亞胺共軛聚合物、其制備方法及其在有機光電子器件中的應(yīng)用，其中聚合物1.包含一種或多種符合下式I的重復(fù)單元R1：

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及基于芳酰亞胺衍生物的聚合物及其作為電子傳輸材料在有機光電子器件如有機場效應(yīng)晶體管和聚合物太陽能電池中的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
當(dāng)今世界進入信息化時代，信息技術(shù)已滲透到國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畹拿恳粋€角落。可以說，信息技術(shù)是關(guān)系著國家安全、國民經(jīng)濟和人民生活水平的關(guān)鍵高科技之一。在這場信息技術(shù)革命的浪潮中，有機信息材料與器件的探索與研究已成為當(dāng)前國際上十分活躍的領(lǐng)域。目前用有機材料制備的器件已實現(xiàn)了信息的獲取、轉(zhuǎn)換、處理及輸出。近10年來在有機信息材料與器件的研究中，有機/高分子光電子材料與器件(如發(fā)光二極管、場效應(yīng)晶體管和太陽能電池等)，特別是有機聚合物發(fā)光材料與器件的研究異軍突起，最有可能得到大規(guī)模應(yīng)用。盡管各種器件的工作原理不同，但載流子傳輸是一個普遍、基本和關(guān)鍵的物理過程。到目前為止，有機/高分子光電子器件發(fā)展的關(guān)鍵問題是高效率和長壽命，其中有機半導(dǎo)體材料的低遷移率是解決這些關(guān)鍵問題的瓶頸。絕大部分有機材料的載流子遷移率低于O. Olcm2V-1S'雖然并五苯和紅熒烯等單晶材料的遷移率很高(> IOcm2V-1S-1),但這些單晶在實際應(yīng)用中仍然面臨很多問題，如成本和穩(wěn)定性。([I]H. Sirringhaus, T. Kawase, R. H. Friend, T. Shimoda, M.1nbasekaran, ff. Wu, E. P. Woo,“High-resolution inkj et printing of all-polymer transistor circuits，，，Science,2000, 290, 2123. [2]B. Crone, A. Dodabalapur, Y. -Y. Lin, R. ff. Filas, Z. Bao, A. LaDuca,R.Sarpeshkar, Η. E. Katz, W. Li, “Large-scale complementary integrated circuitsbased on organic transistors”，Nature,2000,403,521. [3]M. Muccini,“A brightfuture for organic f ield-effect transistors，，，Nature Mater. , 2006, 5,605. [4]A. R. Murphy,J. M. J. FrechetZiOrganic semiconducting oligomers for use in thin filmtransistors”，Chem. Rev. ,2007,107,1066.)。n-型有機半導(dǎo)體材料對構(gòu)筑p-n結(jié)二極管、雙極性晶體管和互補CMOS電路非常重要。然而，η共軛有機分子大多是富電子型，因此是P-型。而η-型有機材料相對較少，高電子遷移率的η-型有機材料更加缺乏。常用的電子傳輸材料有八羥基喹啉鋁(Alq3)、富勒烯(C6tl)、茈酰亞胺和氰基苯撐乙烯(CN-PPV)等。絕大部分η-型有機半導(dǎo)體材料的遷移率低于KT4CmW1。電子遷移率最高的η-型有機分子要數(shù)富勒烯C6tl和茈酰亞胺單晶(> Icm2V-1S-1)。但是它們的弱點是對水氧敏感，因此器件在空氣中穩(wěn)定性差。而且這些單晶在實際應(yīng)用中同樣面臨成本和穩(wěn)定性的問題。([5]H. E. Katz, A. J. Lovinger,J.Johnson, C.Kloc, T. Siegrist, ff.Li, Y.-Y.Lin, A. Dodabalapur, “A soluble andair-stable organic semiconductor with high electron mobility，，,Nature,2000,404,478. [6]C. R. Newman, C. D. Frisbie, D. A. da Silva, J. L. Bredas, P. C. Ewbank, K. R. Mann,“Introduction to organic thin film transistors and design of n-channelorganic semiconductors，，，Chem. Mater. , 2004,16,4436. [7] J. Zaumseil, H. Sirringhaus,“Electron and ambipolar transport in organic field-effect transistors，，，Chem.Rev.,2007,107，1296.)為了真正實現(xiàn)有機材料在器件應(yīng)用中的優(yōu)點如易加工和低成本，就必須采用溶液加工技術(shù)如絲網(wǎng)印刷和噴墨打印等。目前，溶液加工的P-型有機材料遷移率最高可達>Icm2V-1S'而溶液加工的η-型有機材料遷移率最高< Icm2V-1S'溶液加工的η-型有機材料仍然面臨電子遷移率低和對水氧敏感等問題([8]L. L. Chua, J. Zaumseil, J. F. Chang,E. C. ff. 0u, P. K. H. Ho, H. Sirringhaus, R. H. Friend, “General observation of n-typef ield-effect behavior in organic semiconductors，，，Nature, 2005, 434,194. [9]Y. G. Wen, Y. Q. Liu, Adv. Mater.，2010，22，1331.)。茈酰亞胺和萘酰亞胺是一類缺電子的稠環(huán)化合物，分子間的相互作用較強，具有低的LUMO能級，文獻報道其小分子單晶電子遷移率超過Icm2V-1S-1,真空鍍膜制備的器件電子遷移率超過0.1cm2V-1 s—1，而溶液加·工方法制備的器件電子遷移率普遍低于0. Olcm2V4s'我們率先報道了茈酰亞胺共軛聚合物的合成及在有機場效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)茈酰亞胺聚合物展示高電子遷移率(超過(XOlcm2V-1 S—1)。隨后Facchetti等人報道了萘酰亞胺共軛聚合物也展示高電子遷移率(超過0.1cm2VH ([10]X. ff. Zhan,Z. A. Tan,B. Domercq,Z. S. An, X. Zhang, S. Barlow, Y. F. Li, D. B. Zhu, B. Kippelen, S. R. Marder, J. Am. Chem. Soc.,2007,129, 7246. [11]H. Yan, Z. H. Chen, Y. Zheng, C. Newman, J. R. Quinn, F. Dotz, M. Kastler,A. Facchetti, Nature,2009,457,679. [12] J. E. Anthony, A. Facchetti, M. Heeney,S. R. Marder, X. ff. Zhan, Adv. Mater. , 2010，22，3876.)。本專利技術(shù)專利技術(shù)者從分子工程學(xué)的角度來優(yōu)化芳酰亞胺聚合物，如改變共聚單元性質(zhì)(中性、給本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
包含一種或多種符合通式I的重復(fù)單元R1的聚合物：其中：D，在各自情況下，獨立地選自不存在、C≡C和其混合物；L是符合通式II二價的基團或其混合物：是多環(huán)烴部分，其由2到20稠合的苯環(huán)組成，其任選被一種或多種單價吸電子基取代；Y，在各自情況下，獨立地選自選自氫原子、單價增溶基和其混合物；X，在各自情況下，獨立地選自氫原子、單價吸電子基和其混合物；A是選自元素周期表VIA族的原子或其混合物；Z，是選自元素周期表VA族的原子或其混合物。FSA00000609134700011.tif,FSA00000609134700012.tif,FSA00000609134700013.tif

【技術(shù)特征摘要】
1.包含一種或多種符合通式I的重復(fù)單元Rl的聚合物2.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物，其中D不存在。3.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物，其中D是C≡ C。4.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項的聚合物，其中 選自萘、茈、蔻和其混合物，并任選由一種或多種單價吸電子基取代。5.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項的聚合物，其中L選自通式III基團、通式IV基團、通式V基團、通式VI基團及其混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求5聚合物，其中L是通式III基團，m = 0，如通式VII基團7.根據(jù)權(quán)利要求5的聚合物，其中L是包含至少一個通式IV基團及至少一個通式V基團的混合物，m’ = l，，m”= O，如基本上由通式VIII基團、通式IX基團組成的混合物，進一步任選包含通式X基團和/或通式XI基團8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項，其中A是氧原子、硫原子或硒原子。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的聚合物，其中Z是氮原子。10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的聚合物，其中所述單價的吸電子基彼此獨立地選自氰基、c「c6(l酰基、鹵素、C1-C6tl全鹵二價碳基、c「c6(l部分地鹵化烴基及其混合物，其中C1-C6tl部分地鹵化烴基具有的鹵素原子與氫原子摩爾比率為至少O. 50。11.根據(jù)上述權(quán)利要求1-9任一項的聚合物，其中所述多環(huán)烴部分沒有被單價的吸電子基取代，其中X，在各自情況下，代表氫原子。12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的聚合物，其中所述單價的增溶基彼此獨立地選自C1-C60烴基、C1-C6tl部分地鹵化烴基及其混合物，其中C1-C6tl部分地鹵化烴基具有的鹵素原子與氫原子摩爾比率為至少O. 50。13.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項的聚合物，其中Y，在各自情況下，是單價的增溶基，其在25°C溫度下當(dāng)溶于至少一種選自氯仿、氯苯及四氫呋喃的溶劑時，其與除了所述單價增溶基被氫原子替代的情況下之外相同于所述聚合物的參照聚合物的溶解度相比時，增大所述聚合物的溶解...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：占肖衛(wèi)，周為夷，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院化學(xué)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：