[发明专利]共轭聚合物及它们作为有机半导体的用途

说明书

发明领域

本发明涉及包含菲和/或茚并芴单元且无含胺的单元的共轭聚合物，涉及它们的制备方法，该聚合物在有机电子(OE)器件中的用途，以及包含该聚合物的OE器件。

技术背景

近年来，已经开发了有机半导体(OSC)材料以生产更通用的低成本电子器件。这些材料在宽广范围的器件或装置中得到广泛应用，包括有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)、光探测器、有机光伏(OPV)电池、传感器、存储元件和逻辑电路，不胜枚举。该有机半导体材料通常以薄层(例如小于1微米厚的薄层)的形式存在于电子器件中。

OFET器件的性能主要基于半导材料的电荷载流子迁移率和电流的通/断比，因此理想的半导体应该在断开状态下具有低的传导性，且该半导体具有高的电荷载流子迁移率(＞1×10^-3cm²V^-1s^-1)。另外，因为氧化导致器件性能降低，因而重要的是半导体材料对于氧化相对稳定，即它具有高的电离电势。对于半导体材料另外的要求是良好的加工性，特别是对于薄层和期望图案的大规模生产，以及高稳定性、薄膜均匀性和有机半导体层的完整性。

在现有技术中，已经建议使用各种材料作为OFET中的OSC，包括小分子，例如并五苯，以及聚合物，例如聚己基噻吩。然而，迄今为止所研究的材料与器件仍具有若干缺点，和它们的性能，特别是加工性能、电荷载流子迁移率、通/断比和稳定性仍有进一步改进的余地。

例如，目前可获得的大多数有机无定形半导体的迁移率限制在10^-2cm²/Vs范围内。无定形聚合物适用于通过采用可溶液处理的技术例如用于有源矩阵驱动显示器、特别是柔性显示器的底板的有机晶体管(TFT或OFET)的大规模制造。

特别是对于应用于可以产生改进的器件性能的OE器件如OFET和OPV的改进p型有机半导体存在强烈的需求。目前可获得的p型OSC材料在光吸收率、氧化稳定性和电荷载流子迁移率方面显示不足。

特别地，对于具有高电荷载流子迁移率、在有机溶剂中的高溶解度、对于器件制造工艺而言良好的加工性、高氧化稳定性、在电子器件中的长寿命，且容易合成的改进p型OSC存在需求。

本发明的目的之一在于提供新的p型OSC材料，特别是用于OFET和OPV器件的，其满足上述要求。另一目的在于扩展技术人员可获得的OSC材料范围。本发明的其他目的对于技术人员而言从下列详细说明来看是显而易见的。

本发明的发明者已发现，这些目的可以通过提供含有一个或多个菲和/或茚并芴单元但不包括任何含胺的单元的共轭聚合物得以实现。还发现，这种共轭聚合物，在用作OFET中的p型半导体时，令人吃惊地获得特别是相比含有胺基团的类似聚合物更好的性能，尤其是具有更高的电荷载流子迁移率。

含有菲或茚并芴单元的共轭聚合物已公开于例如WO 2005/104264 A1或WO 2004/041901 A1中，其用作OLED器件中的电致发光材料。但是，其中公开的优选聚合物是进一步包含具有一个或多个胺基团的结构单元、特别是三芳基胺单元的共聚物。该文献并未公开或建议无含胺的单元的聚合物特别适合作为OFET或OPV器件中的p型半导体。

发明概述

本发明涉及包含一个或多个选自下式的相同或不同重复单元的共轭聚合物

其中，

R¹每次出现时相同或不同地表示H，具有1-40个碳原子的直链、支化或环状烷基，其是未取代的或者被一个或多个基团R取代，且其中一个或多个碳原子任选地被O、S、CO、CO-O、O-CO、O-CO-O、CR＝CR或C≡C以使得O和/或S原子彼此不直接相连的方式代替，且优选地在式I中杂原子不直接键合于菲单元，且其中一个或多个H原子任选地被F、Cl、Br、I或CN代替，或者R¹表示具有2-40个碳原子的芳基或杂芳基且其是未取代的或者被一个或多个基团R取代，或者多个这些基团的组合；且其中两个基团R¹也可以彼此一起形成另外的单环或多环的脂肪族基团，

R^2，3彼此独立地具有关于R¹给出的一种含义，

X，Y每次出现时相同或不同地且彼此独立地表示CR＝CR、C≡C、或者具有2-40个碳原子的二价芳基或杂芳基，其是未取代的或者被一个或多个基团R¹取代，