[发明专利]蒽并[2,3-b:7,6-b’]二噻吩衍生物及其作为有机半导体的用途

说明书

技术领域

本发明涉及新型蒽并[2,3-b:7,6-b']二噻吩衍生物、其制备方法、其在有机电子(OE)器件中作为半导体的用途，并涉及包含这些衍生物的OE器件。 

技术背景

线性稠合的并苯例如并五苯衍生物是一类有前途的分子半导体材料(J.E.Anthony,Angew.Chem.Int.Ed.,2008,47,452;J.E.Anthony,Chem.Rev.,2006,106,5028)。当通过真空沉积为薄膜时，并五苯显示具有超过1cm²V^-1s^-1的孔迁移率并具有非常高的大于10⁶的电流开/关比率(S.F.Nelson,Y.Y.Lin,D.J.Gundlach,T.N.Jackson,Appl.Phys.Lett.,1998,72,1854)。然而，真空沉积是昂贵的加工技术，不适合制造大面积的膜。通过向并五苯核引入可溶性基团，即三烷基甲硅烷基乙炔基，使得通过溶液加工的器件制造成为可能，并得到高达0.4cm²V^-1s^-1的迁移率(C.D.Sheraw,T.N.Jackson,D.L.Eaton,J.E.Anthony,Adv.Mater.,2003,15,2009)。其后，已有报道并五苯核单元的其它取代，以改进它在场效应晶体管(FET)器件中的半导体性能。 

已经证明蒽并[2,3-b:7,6-b']双噻吩（其是并五苯的等电子结构）是在场效应晶体管中(M.M.Payne,S.R.Parkin,J.E.Anthony,C.-C.Kuo and T.N.Jackson,J.Am.Chem.Soc.,2005,127(14),4986;S.Subramanian,S.K.Park,S.R.Parkin,V.Podzorov,T.N.Jackson,J.E.Anthony,J.Am.Chem.Soc.,2008,130(9),2706)和在有机光伏电池中(M.T.Lloyd,A.C.Mayer,S.Subramanian,D.A.Mourey,D.J.Herman,A.V.Bapat,J.E.Anthony,and G.G.Malliaras,J.Am.Chem.Soc.,2007,129(29),9144)具有改进的性能的另一类分子半导体。甲硅烷基乙炔化的蒽并[2,3-b:7,6-b']二噻吩及其在OFET和OPV 器件中的用途也公开于WO2008/107089A1和US7,385,221B1中。 

为了进一步提高并苯的载流子迁移率，已经尝试通过稠合另外的芳族环来实现线性增长。然而，已经证明该方法赋予不稳定性并降低材料的溶解性(M.M.Payne,S.R.Parkin and J.E.Anthony,J.Am.Chem.Soc.,2005,127(22),8028.B.Purushothaman,S.R.Parkin and J.E.Anthony,Org.Lett.,2010,12(9),2060)。 

然而，迄今已经研究的现有技术的OSC材料以及包含它们的器件，的确仍然具有一些缺点，并且它们的性质尤其是溶解度、可加工性、电荷载流子迁移率、开/关比和稳定性仍然有进一步改进的空间。 

因此，仍然需要显示良好的电子性质、尤其是高载流子迁移率和良好的可加工性、尤其是在有机溶剂中的高溶解度的OSC材料。另外，对于在OFET中的应用，需要允许改进的从源-漏电极向半导体层的电荷注入的OSC材料。此外，对于应用在驱动背板（backplane）用于选择显示技术的OTFT中的OFET，需要显示改进的热稳固性以与在制造中使用的退火过程相兼容的OSC材料。 

本发明的目的是提供用作有机半导体材料的化合物，所述有机半导体材料不具有如上所述的现有技术材料的缺点并且尤其显示良好的可加工性、在有机溶剂中的良好溶解性、高熔点和高电荷载流子迁移率。本发明的另一个目的是扩展专业人员可获得的有机半导体材料的可选择范围。本发明的其它目的对专业人员将由以下详细说明而立即变得明显。 

已经发现这些目的可以通过提供本发明要求保护的化合物而实现。特别地，已经发现，用无空间位阻的杂芳基取代蒽并二噻吩(anthradithiophene)的末端位置将产生共平面的共轭结构，如通过单晶X-射线结构分析所证明的那样。与现有技术建议的线性稠合技术相反，这类衍生物并不显著影响材料的稳定性和溶解性。然而，这类分子迄今在文献中还没有报道。