[发明专利]一类新型的电子传输材料

说明书

技术领域

本发明涉及一类电子传输材料及其在有机电子器件中的应用。相应的电子器件可以为有机发光二极管(OLED)，有机存储器件，有机场效应晶体管(OTFT)，有机太阳能电池(OSC)，以及基于钙钛矿材料的太阳能电池。

背景技术

1977年，Heeger，MacDiarmid以及白川英树发现了高导电率的聚乙炔，这一发现不仅改变了人们对有机材料的认识，还开创了有机电子学这一崭新的领域。其中，发展最迅速的当属有机半导体领域。1986年，第一个以聚噻吩为活性层的有机场效应晶体管(Organic field-effect transistor，OFET)问世；同年，Tang首次报道了基于酞青和苝衍生物的双层异质结有机太阳能电池(Organic photovoltaic，OPV)，次年又报道了第一个基于羟基喹啉衍生物的电致发光二极管(Organic light-emmiting diode，OLED)。这三类基本有机电子学器件的成功研制对有机电子学具有里程碑式的意义电子传输材料是有机光电器件的重要组成部分。在各类的器件中应用广泛，对相应器件的性能影响很大。

以有机聚合物作为受体的有机太阳能电池为例。有机电子传输材料在有机太阳能电池器件结构中替代富勒烯及其衍生物材料，解决富勒烯及其衍生物材料吸光波长范围较窄、亲和能高、溶解性差、制作成本高等问题实现给体受体材料光学吸收互补，最大程度利用太阳光，并实现更高的开路电压，从而获得更好的器件性能，如高的电池效率、更长的寿命。2012年，占肖卫等人报道了的含有苝四羧酸二酰亚胺(PDI)单元的电子传输材料，以这个聚合物作电子受体材料，以二维共轭的聚噻吩衍生物为电子给体材料，其光电转化效率达到了1.5％；首次将聚合物电子受体材料成功用于器件测试。目前，基于有机聚合物电子传输材料作为受体的有机太阳能电池的光电转化效率已经提高到6.29％。这种极具潜力的应用前景吸引了众多科学家去探索新型的有机电子传输材料，具体实例可见于文献(1)Ye-Jin Hwang，Taeshik Earmme，BrettA.E.Courtright，Frank N.Eberle，and Samson A.Jenekhe，J.Am.Chem.Soc.2015，137，4424-4434；文献(2)Daisuke Mori，Hiroaki Benten，Izumi Okada，Hideo Ohkita，and Shinzaburo ItoAdv.Energy Mater.2014，4，1301006；文献(3)Changyeon Lee，Hyunbum Kang，Wonho Lee，Taesu Kim，Ki-Hyun Kim，Han Young Woo，Cheng Wang，and Bumjoon J.Kim，Adv.Mater.2015，27，2466-2471.

发明内容

本发明提供了一类新型有机聚合物电子传输材料，其中以苝四羧酸二酰亚胺(PDI)或萘四羧酸二酰亚胺(NDI)等有强吸电子的基团为如下结构式中的吸电子基团，以不同的芳香基团为链接基团。与传统富勒烯及其衍生物受体材料相比，新发明材料有机电子传输材料具有较好的光吸收，溶解性好，同时材料具有强自组装能力与结晶性，提高材料迁移率，从而实现器件性能的提高。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

新型有机聚合物电子传输材料其特征在于该材料具有如下结构式中的一种：

上述结构通式中，吸电子基团为具有强吸电子能力的构建基团；链接基团为具有不同芳香基团的链接基团；n为聚合单元数量(n≥2)。

以上所述的链接集团，应该具有以下结构式：

其中A₁，A₂，A₃，A₄……An＝S或NH或O或S或Se或P或CR₂或NR(R＝烷烃或芳烃基团)中的一种或数种；X₁，X₂，X₃，X₄，……Xn＝F或Cl或H或OR或CH或CF或CCl或CCN或CCF₃或SR₂或NR(R＝烷烃或芳烃基团)中的一种或数种；R＝C_mH_2m+1，m＝1、2、3……30。

本发明所述的具有强吸电子能力的构建基团，包括如下结构单元中的一种：