[发明专利]蒽[2，3-b]苯并[d]噻吩衍生物及其用作有机半导体的用途

说明书

发明领域

本发明涉及新型蒽[2，3-b]苯并[d]噻吩衍生物、其制备方法，其在有机电子(OE)器件中作为半导体的用途以及包含这些衍生物的OE器件。

背景和现有技术

近年来，已经开发了有机半导体(OSC)材料以生产更为多用途、较低成本的电子器件。这样的材料在宽范围的器件或仪器方面得到应用，包括有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)、光检测器、有机光电(OPV)电池、传感器、存储元件和逻辑电路，不胜枚举。有机半导体材料一般以薄层，例如小于1微米厚度的形式存在于电子器件中。

OFET器件的性能大体上基于半导体材料的载流子迁移率和电流通/断比，因此理想的半导体应当在其断路状态具有低导电率，并与高载流子迁移率(＞1×10^-3cm²V^-1s^-1)结合。此外，重要的是半导体材料对于氧化相对稳定，即其具有高电离作用电势，因为氧化导致降低的器件性能。对于半导体材料更进一步的要求是好的加工性能，特别是对于薄层和所期望图案的大规模生产而言，和有机半导体层的高稳定性，膜均匀性和完整性。

在现有技术中，已经提出将各种材料在OFET中用作OSC，包括小分子例如并五苯和聚合物如聚己基噻吩。

一类有前景的共轭小分子半导体已经基于并五苯单元。[1]当通过真空沉积作为薄膜沉积时，其显示出具有超过1cm²V^-1s^-1的载流子迁移率，和具有大于10⁶的极高的电流通/断比。[2]然而，真空沉积是一项不适于制造大面积薄膜的昂贵工艺技术。最初的器件制造通过加入增溶性基团如三烷基甲硅烷基乙炔基而改善，使得迁移率＞0.1cm²V^-1s^-1[3]。还已经报导了将进一步的取代基加入并五苯核单元能改善其在场效应晶体管(FET)器件中的半导体性能。[1]

然而，迄今为止已经研究的现有技术的OSC材料以及包含它们的器件仍具有一些缺陷，并且它们的性质尤其是溶解性、加工性、电荷-载流子迁移率、通/断比和稳定性仍留下了进一步改善的空间。

因此，仍然存在对于显示出良好的电子性质、尤其是高载流子迁移率和好的加工性、尤其是有机溶剂中高溶解性的OSC材料的需求。而且，为了用于OFET，存在对于允许改进的电荷从源-漏电极注入半导体层过程的OSC材料的需求。为了用于OPV电池，存在对于具有低带隙的OSC材料的需求，这使得能够实现通过光活化层的改进的光捕获(light harvesting)且能导致更高的电池效率。

本发明的目的在于提供用作有机半导体材料的化合物，其不具有如上所述的现有技术的材料的缺陷，且尤其是显示出良好的加工性、在有机溶剂中良好的溶解性和高载流子迁移率。本发明的另一个目的在于扩展专业人员可获得的有机半导体材料的选择范围。本发明的其它目的对专业人员而言将由以下详细说明而立即变得一目了然。

发现这些目的能通过提供本发明中要求保护的化合物而实现。特别是，本发明的发明人已经发现衍生自蒽[2，3-b]苯并[d]噻吩的化合物，

其被乙炔基在7-和12-位置上二取代，适于作为半导体，在大多数有机溶剂中显示出非常良好的溶解性以及当在电子器件如OFET中用作半导体层时显示出高性能。发现包含这样的化合物作为半导体的OFET器件显示出良好的迁移率和通/断比值且可以容易地通过采用溶液沉积制造方法和印刷技术来制备。

不对称的蒽[2，3-b]苯并[d]噻吩单元先前已经被制得[4，5]，并且其显示出具有高达0.41cm²V^-1s^-1的迁移率。[4]高迁移率通过在室温下容许可能使用塑料柔性基材来制备器件而实现。此外，根据单晶X射线衍射研究，蒽[2，3-b]苯并[d]噻吩单元显示出鱼脊形结构[4]，这类似于并五苯[6]的结构。

然而，关于蒽[2，3-b]苯并[d]噻吩单元报导的鱼脊形结构对于在FET器件中的电荷传输不是最佳的。在现有技术中所报导的蒽[2，3-b]苯并[d]噻吩的另一缺点是该材料在通常的有机溶剂中仅仅是中度可溶的，这意味着该化合物对于通过大量生产的印刷技术如喷墨、凹版印刷和柔性版(flexo)印刷的溶液工艺是不理想的。