[发明专利]一种多聚酞菁化合物、有机场效应晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机化合物合成技术领域，具体涉及一种多聚酞菁化合物、有机场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

酞菁由于其化合物种类的多样性，高的化学稳定性(在空气中加热400-500℃不发生明显分解)，独一无二的光学、电学、磁性以及其它的与其分子大环之间π-π相互作用有关的物理性质，受到了人们的广泛重视，并将其作为半导体材料应用于OFET的研究中。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：相对于单体酞菁而言，由于共轭体系的扩大，多聚酞菁类化合物的合成、分离比较困难，由于合成技术的限制，多聚酞菁类化合物很难应用于OFET中。

发明内容

本发明针对现有的多聚酞菁类化合物的合成、分离比较困难，很难应用于OFET中的问题，提供一种多聚酞菁化合物、有机场效应晶体管及其制备方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

一种多聚酞菁化合物，其分子结构式如下：

本发明还提供一种多聚酞菁化合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将邻二甲苯溶于第一溶剂中，并向其中加入碘、还原剂后冷却，将溶于第一溶剂的液溴滴入其中，反应合成4，5-二溴邻二甲苯；

(2)采用上述4，5-二溴邻二甲苯和水在高锰酸钾存在的条件下加热，反应合成4，5-二溴邻苯二甲酸；

(3)采用上述4，5-二溴邻苯二甲酸和1-溴丁烷在相转移催化剂、氢氧化钾、和水存在的条件下加热，反应合成4，5-二溴邻苯二甲酸丁酯；

(4)采用上述4，5-二溴邻苯二甲酸丁酯和氰化亚铜在二甲基甲酰胺存在的条件下加热，反应合成4，5-二羰基丁烷氧基-邻二氰基苯；

(5)采用上述4，5-二羰基丁烷氧基-邻二氰基苯、二异吲哚、乙酰丙酮配合物M(AcAc)₃在正丁醇存在的条件下反应合成得到多聚酞菁化合物。

优选的是，所述第一溶剂包括二氯甲烷，所述还原剂包括铁粉。

优选的是，所述催化剂包括四辛基溴化铵。

优选的是，所述步骤(2)反应温度为100-120℃；步骤(3)反应温度为100-120℃；所述步骤(4)反应温度为100℃；所述步骤(5)反应温度为100-120℃。

优选的是，所述邻二甲苯、碘、还原剂、液溴的摩尔比为0.2-0.3mol：10-11mmol：10-11mmol：0.4-0.5mol；

所述4，5-二溴邻二甲苯、高锰酸钾的摩尔比为0.025-0.030mol：0.1-0.15mol；

所述4，5-二溴邻苯二甲酸与1-溴丁烷、氢氧化钾的摩尔比为0.01-0.015mol：0.01-0.015mol：0.02-0.025mol；

所述4，5-二溴邻苯二甲酸丁酯与氰化亚铜的摩尔比为0.01-0.015mol：0.02-0.025mol；

所述4，5-二羰基丁烷氧基-邻二氰基苯与二异吲哚、乙酰丙酮配合物的摩尔比为1-1.5mmol：0.125-1.135mmol：0.45-0.50mmol。

本发明还提供一种有机场效应晶体管，包括半导体材料层，所述半导体材料层由上述的多聚酞菁化合物构成。

优选的是，所述半导体材料层的电子迁移率为1.0-1.5cm²/(V·s)。

优选的是，还包括：衬底、栅极层、栅极绝缘层、源漏极；其中，所述栅极层位于所述衬底之上；所述栅极绝缘层位于所述栅极层之上；所述半导体材料层位于所述栅极绝缘层之上；所述源漏极位于所述半导体材料层之上。

本发明还提供一种上述的有机场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：

在衬底上制备栅极层；

在栅极层上制备栅极绝缘层；

在栅极绝缘层上制备半导体材料层；

在半导体材料层上同时制备源漏极。

本发明的多聚酞菁化合物为基于平面的双核酞菁双层三明治化合物，本发明的多聚酞菁化合物制备方法简单，适合作为有机场效应晶体管的半导体材料应用，将其用于OFET中后，半导体材料层的电子迁移率达到1.0-1.5cm²/(V·s)。

附图说明

图1为本发明的实施例3的有机场效应晶体管的结构示意图；

其中，附图标记为：1、栅极层；2、栅极绝缘层；3、半导体材料层；4、源漏极；10、衬底。

具体实施方式