[发明专利]一种分叉烷基链及其制备和在有机共轭分子中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类新型分叉烷基链的制备方法，特别涉及一类具有分叉型烷基链的有机电子学材料及其制备方法，属于有机功能材料领域和有机电子学领域。

背景技术

有机共轭分子的结构中包含了由离域的π电子组成的共轭体系，因而体现出了特殊的光、电、磁等方面的性质，引起了科学家们的广泛关注，成为了近二十年来的研究热点。基于有机共轭分子的合成和功能化器件化研究，涉及化学、物理、电子学、材料学等多门学科，是多学科交叉的前沿领域，充满活力和机遇，也是化学未来发展的重要方向之一。

由于具有轻薄柔性易于修饰等特点，有机共轭分子在光电材料领域有广阔的应用前景，一系列引人注目的结果业已获得，特别是在有机太阳能电池(OPV)、有机发光二极管(OLED)和有机场效应晶体管(OFET)等领域。而有机场效应晶体管由于具有加工简便、成本低、可大面积柔性制备、易集成等特点，在电子纸、电子标签、有源矩阵驱动、传感器和存储器等应用方面的研究已经展现出了明显的优势，被认为拥有巨大的市场潜力。

有机场效应晶体管是一种通过电场调控有机半导体内电流的有源器件。其主要器件结构包括下述四种类型：(1)底栅极底接触(BG/BC)；(2)顶栅极底接触(TG/BC)；(3)底栅极顶接触(BG/TC)和(4)顶栅极顶接触(TG/TC)(Di，C.A.；Liu，Y.Q.;Yu，G.;；Zhu，D.B.Acc.Chem.Res.，2009，42，1573)。有机场效晶体管主要由电极、介电层和有机半导体层构成。其本质上是带有可移动电荷的电容器。在栅极和源极/漏极之间施加电压，会在半导体层和介电层界面诱导出电荷，当源漏两极之间施加一个很小的电压时，就会在沟道中形成电流。因此，可以通过调节栅极电压的大小调控界面上诱导电荷的多少，实现器件的开关，并通过源极和漏极之间的电压调控电流的大小，实现信号的放大。

有机场效应晶体管的核心部分是有机半导体层。有机半导体层按照材料传输的载流子的不同可以分为p型材料(传输空穴)和n型材料(传输电子)；按照有机共轭分子种类的不同又可以分为有机小分子材料和有机共轭聚合物材料。有机共轭聚合物由于可以通过溶液加工实现器件的大面积低成本制备，一直被高度关注。

对p型聚合物半导体材料的研究，最初集中在聚噻吩体系上。立构规整的聚(3-己基噻吩)(P3HT)的迁移率可以达到0.05-0.2cm²V^-1s^-1(Sirringhaus，H.；Brown，P.J．；Friend，R.H.；Nielsen，M.M.；Bechgaard，K.；Langeveld-Voss，B.M.W..；Spiering，A.J.H.；Janssen，R.A.J.；Meijer，E.W.；Herwig，P.；de Leeuw，D.M.Nature，1999，401，685)。之后，更多的分子构筑基元进入了研究人员的视野，这些新的结构为这一研究领域注入了新的活力。例如基于并吡咯二酮(DPP)的有机共轭聚合物在2010年获得了0.94cm²V^-1s^-1的迁移率(Li，Y.；Singh，S.P.；Sonar，P.Adv.Mater.，2010，22，4862)，基于相同的构筑片段通过不同的连接方式，Bronstein在2011年报道了基于DPP的聚合物，获得了高达1.94cm²V^-1s^-1的迁移率(Bronstein，H.；Chen，Z.；AshraF,R.S.；Zhang，W.；Du，J.；Durrant，J.R.；Tuladhar，P.S.；Song，K.；Watkins，S.E.；Geerts，Y.；Wienk，M.M.；Janssen，R.A.J.；Anthopoulos，T.；Sirringhaus，H.；Heeney，M.；McCulloch，I.J.Am.Chem.Soc.2011，133，3272)。DPP与噻吩共聚得到的化合物体现了0.97cm²V^-1s^-1的迁移率。当通过结构修饰，采用联二硒酚替代联二噻吩时，获得了高达1.5cm²V^-1s^-1的迁移率(Ha，J.S.，Kim，K.；，Choi，D.H.J.Am.Chem.Soc.2011，133，10364)。异靛青类分子(Isoindigo)是DPP之外的另一明星分子。我们在2011年报道了基于异靛青类结构的聚合物，获得了0.79cm²V^-1s^-1的迁移率和高湿度状态下长达3个月的器件稳定性(Lei，T.；Cao，Y.；Fan，Y.；Liu，C.J.；Yuan，S.C.；Pei，J.J.Am.Chem.Soc.2011，133，6099)。